Agujeros Negros
Los agujeros negros -- que no son tan negros-- son una predicción derivada de la teoría de la relatividad general de Einstein, la teoría moderna de la gravedad. Los agujeros negros son singularidades que para los calculos físicos y matemáticos tradicionales no tienen un comportamiento predecible, únicamente la teoría de la relatividad se asemeja a dicho comportamiento. Pueden haber más agujeros negros que estrellas visibles en nuestro universo. Los agujeros negros pudieron ser formados por las irregularidades en la expansión de nuestro universo o por el colapso gravitacional de una estrella muy masiva. Debido a las propiedades de los agujeros negros, se han creado muchas teorías y especulaciones sobre la posibilidad de viajar en el tiempo y el espacio a otro universo (una región del espacio-tiempo diferente de la nuestra) a través de ellos.
¿QUÉ ES UN AGUJERO NEGRO?
Un agujero negro es un cuerpo celeste con un campo gravitatorio tan fuerte que ni siquiera la radiación electromagnética puede escapar de su proximidad. Un campo de estas características puede corresponder a un cuerpo de alta densidad con una masa relativamente pequeña -como la del Sol o menor- que está condensada en un volumen mucho menor, o a un cuerpo de baja densidad con una masa muy grande, como una colección de millones de estrellas en el centro de una galaxia.
Es un “agujero” porque las cosas pueden caer, pero no salir de él, y es negro porque ni siquiera la luz puede escapar. Otra forma de decirlo es que un agujero negro es un objeto para el que la velocidad de escape es mayor que la velocidad de la luz, conocido como el ultimo límite de velocidad en el universo.
Todo agujero negro está rodeado por una frontera llamada “horizonte de eventos”, de la cual no se puede escapar. Cualquier evento que ocurra en su interior queda oculto para siempre para alguien que lo observe desde afuera. El astrónomo Karl Schwarszchild demostró que el radio del horizonte de eventos, en kilómetros, es tres veces la masa expresada en masas solares; esto es lo que se conoce como el radio de Schwarzschild. Este radio es un filtro unidireccional, pues cualquier cosa puede entrar, pero no salir. La masa de un cuerpo y su radio de Schwarzschild son directamente proporcionales.
Además según la relatividad general, la gravitación modifica el espacio - tiempo en las proximidades del agujero.
En teoría, los agujeros negros vienen en tres tamaños: mini agujeros negros, agujeros negros medianos y agujeros negros supermasivos.
El horizonte de suceso es unidireccional: SE PUEDE ENTRAR, PERO JAMÁS SALIR.
FORMACIÓN DE UN AGUJERO NEGRO
Para entender la formación de un agujero negro, es importante entender el ciclo de formación de una estrella. Una estrella se forma al concentrarse una gran cantidad de gas, principalemte hidrógeno, las cuales, por gravedad empiezan a colapsarse entre si. Los átomos comienzan a chocar unos con otros, lo cual hace que el gas se caliente, tanto que luego de un tiempo las partículas de hidrógeno forman partículas de helio por fusión nuclear. Este calor hace que la estrella brille y que la presión del gas sea suficiente para equilibrar la gravedad y el gas deja de contraerse. Las estrellas permanecerán estables de esta forma por un largo periodo de tiempo, y mientras más combustible tenga la estrella, más rápido se consume, debido a que tiene que producir más calor.
Subrahmanyan Chandrasekhar, calculó lo grande que podría llegar a ser una estrella que fuera capaz de soportar su propia gravedad, antes de que se acabe su combustible. Descubrió una masa (aproximadamente 1.5 veces la masa del Sol) en la que una estrella fría no podría soportar su gravedad. Esto es lo que se conoce como el límite de Chandrasekhar. Si una estrella posee una masa menor a la del límite de Chandrasekhar, puede estabilizarse y convertirse en una enana blanca, con un radio de pocos kilómetros y una densidad de toneladas por cm3. En 1939, Robert Openheimer describió lo que le sucedería a una estrella si estuviera por fuera del límite de Chandrasekhar. El campo gravitatorio de la estrella cambia los rayos de luz en el espacio - tiempo, ya que los rayos de luz se inclinan ligeramente hacia dentro de la superficie de la estrella. Cada vez se hace más difícil que la luz escape, y la luz se muestra más débil y roja para un observador. Cuando la estrella alcanza un radio crítico, el campo gravitatorio crece con una intensidad que la luz ya no puede escapar. Esta región es llamada hoy un agujero negro.
Si entendemos lo que significa la gravedad como 4ª dimensión y entendemos la curvatura del universo, un agujero negro sería un lugar en el cual la curvatura sería infinita.
Dentro del horizonte de eventos, el espacio está tan curvo que nada se puede escapar.
¿CÓMO PUEDE OBSERVARSE UN AGUJERO NEGRO?
Los agujeros negros tienen masa, la cual produce una fuerza gravitacional que afecta a objetos cercanos. La fuerza gravitacional debe ser muy intensa cerca de los agujeros negros, y podrían verse los efectos en su ambiente. El material que cae dentro del agujero negro, y sería aplastado y calentado al tratar de colarse en la pequeña garganta del agujero negro, por lo que produciría rayos-X. El primer ejemplo de un agujero negro fue descubierto precisamente por ese efecto gravitacional en una estrella acompañante, en 1971.
Opinión personal
Con este trabajo tengo como fin brindar información sobre los agujeros negros, los cuales son relativamente nuevos y más aún el estudio de los mismos, así como sus teorías, las cuales nos ayudan a explicar muchos fenómenos del cosmos. En teoría un agujero negro se origina hacia el final de la vida de una estrella, cuando ésta se contrae mas allá de un límite determinado - conocido como radio de Schwarzschild - y se hace más pequeña y mas densa que una estrella de neutrones, tanto que ni la luz puede escapar de su campo gravitatorio. A mi siempre me ha fascinado el mundo de los agujeros negros, siempre me he preguntado: ¿ donde va la materia despues?
Alberto Castillo Rueda 1ºB