En este nuevo tema hablaremos de los objetos más nombrados, más exóticos y también menos conocidos (principalmente porque no se pueden ver) de todo el Universo conocido.
La leyenda y la destrucción siempre han ido de la mano de nuestros invitados de esta semana, pero no se asusten, porque hablaremos de "agujeros negros".
Así que, sin más dilación, vamos a entrar en materia (nunca mejor dicho) y a tratar de explicar en qué consisten estos extraños objetos.
Representación artística de un agujero negro - Imagen: NASA/CXC/M. Weiss
Recordarán que cuando hablábamos de la vida de la estrellas decíamos que, cuando éstas morían, podían convertirse en otros objetos en función de su masa. Así, podían terminar como enanas blancas, estrellas de neutrones o... como agujeros negros.
Y no sólo en el centro de las galaxias. Por toda la Vía Láctea ya hemos descubierto decenas de ellos. Algunos son más masivos que otros, pero todos son agujeros negros.
A pesar de que no podemos ver directamente un agujero negro, podemos calcular su tamaño observando su alrededor y calculando el tamaño "que no podemos ver" a través de las matemáticas:
La fórmula de Karl Schwarzschild es válida para agujeros negros estáticos y esféricos. Siendo "G" la constante gravitatoria, "M" la masa del agujero y "c" la velocidad de la luz, la fórmula nos indica que, a mayor energía absorbida, más masa tendrá el agujero negro y mayor será por tanto su radio (Rs).
Y la masa, precisamente, es una de las características principales de nuestros invitados:
Las otras dos características son la carga (Q) (sí, los agujeros negros pueden tener carga eléctrica) y el momentum angular (J) (sí, también pueden rotar). De aquí podemos deducir que, según estas tres características, podemos encontrarnos varios tipos de agujeros negros:
Resumiendo, podemos tener agujeros negros sin carga, o sin "momentum", pero no sin masa: todos los agujeros negros tienen masa.
Un vez visto que existen varios tipos de estos objetos, vamos a ver qué hacen y cómo afectan a todo lo que tienen a su alrededor.
Un agujero negro hace básicamente lo que hace cualquier objeto con masa: atraer a otros objetos cercanos. Lo que ocurre en especial con ellos es que la fuerza de atracción que ejercen es tan enorme, que nada puede escapar de ellos; y cuando decimos nada, es NADA, ni siquiera la luz, de ahí que no podamos verlos.
Dependiendo del tamaño del agujero, el objeto cercano puede ser atraído más rápida o más lentamente, haciendo que el tiempo parezca que se va deteniendo (curiosamente, mientras más grande sea el agujero más lenta será la atracción, ya que más lejano está su centro).
¿Pero realmente los agujeros negros no emiten nada?
Representación artística de un agujero negro - Imagen: NASA
Eso es lo que se pensaba hasta 1974, cuando el conocido físico teórico y cosmólogo Stephen Hawking demostró que emiten una radiación débil. La mecánica cuántica nos asegura que el vacío se encuentra poblado de pares de partículas y antipartículas que surgen y se desvanecen continuamente (pares virtuales). Hawking predijo que cuando uno de esos pares aparece cerca del horizonte de sucesos de un agujero negro, una partícula puede caer hacia dentro, mientras su pareja podría escapar. Este fenómeno se denomina "radiación de Hawking".
Y es precisamente el horizonte de sucesos (una hipersuperficie frontera del espacio-tiempo) hasta donde podemos llegar al estudiar los agujeros negros.
Como vimos más arriba, un agujero negro atrae a los objetos de su alrededor, cada vez con más fuerza a medida que se acercan a él, hasta llegar a una zona en que la fuerza es tan grande que ya nada puede escapar de ahí, ni la luz. Ese es el horizonte de sucesos (una hipersuperficie frontera del espacio-tiempo) y es hasta ahí donde podemos observar un agujero negro ya que, al absorber la luz, nos es imposible ver qué sucede más allá.
Pero una vez pasado ese horizonte...
En definitiva, hablamos de un objeto de reciente descubrimiento. Fue John Michell quien formuló su existencia basándose en la velocidad de escape de la Tierra. Michell calculó que en objetos mucho más masivos, llegaría un momento en que habría que tener una velocidad superior a la de la luz para poder escapar. Eso fue en 1783.
Y no fue hasta la aparición de Albert Einstein en 1915 con su conocida teoría de la relatividad general cuando los agujeros negros entraron en materia de estudio. Y gracias a los cálculos y diversas teorías de científicos como Robert Oppenheimer, Stephen Hawking o Roger Penrose, podemos conocer un poco más acerca de estos extraños y colosales compañeros nuestros en el Universo.
Algunas notas interesantes más:
Y para finalizar el tema, un tanto especial por su exotismo, les invitamos a ver dos vídeos documentales. Que los disfruten.
La leyenda y la destrucción siempre han ido de la mano de nuestros invitados de esta semana, pero no se asusten, porque hablaremos de "agujeros negros".
- "Un agujero negro u hoyo negro es una región finita del espacio en cuyo interior existe una concentración de masa lo suficientemente elevada para generar un campo gravitatorio tal que ninguna partícula material, ni siquiera la luz, puede escapar de ella."
—Wikipedia
Así que, sin más dilación, vamos a entrar en materia (nunca mejor dicho) y a tratar de explicar en qué consisten estos extraños objetos.
Recordarán que cuando hablábamos de la vida de la estrellas decíamos que, cuando éstas morían, podían convertirse en otros objetos en función de su masa. Así, podían terminar como enanas blancas, estrellas de neutrones o... como agujeros negros.
#espacio140 Agujeros negros supermasivos, con millones o miles de millones de masas solares, ocupan el centro de la mayoría de las galaxias
— A.V.A. (@ASTROAVA) July 29, 2013
Y no sólo en el centro de las galaxias. Por toda la Vía Láctea ya hemos descubierto decenas de ellos. Algunos son más masivos que otros, pero todos son agujeros negros.
A pesar de que no podemos ver directamente un agujero negro, podemos calcular su tamaño observando su alrededor y calculando el tamaño "que no podemos ver" a través de las matemáticas:
Para estimar el tamaño de un agujero negro se usa el "Radio de Schwarzschild", el cual es proporcional a su masa M (Rs=2GM/c^2) #Espacio140
— Pablo Beltran G. (@_pablo_b) July 30, 2013
La fórmula de Karl Schwarzschild es válida para agujeros negros estáticos y esféricos. Siendo "G" la constante gravitatoria, "M" la masa del agujero y "c" la velocidad de la luz, la fórmula nos indica que, a mayor energía absorbida, más masa tendrá el agujero negro y mayor será por tanto su radio (Rs).
Y la masa, precisamente, es una de las características principales de nuestros invitados:
Los agujeros negros se caracterizan solo por 3 parámetros: masa, carga y momentum angular "Los agujeros negros no tienen pelos" #Espacio140
— Cristian Quinzacara (@c_quinzacara) July 31, 2013
Las otras dos características son la carga (Q) (sí, los agujeros negros pueden tener carga eléctrica) y el momentum angular (J) (sí, también pueden rotar). De aquí podemos deducir que, según estas tres características, podemos encontrarnos varios tipos de agujeros negros:
Los 4 tipos de Agujero Negro: 1.Schwarzschild(ni J, ni Q); 2.Reissner-Nordstrøm(solo Q); 3.Kerr(solo J); 4.Kerr-Newman(Q y J) #Espacio140
— Pablo Beltran G. (@_pablo_b) August 2, 2013
Resumiendo, podemos tener agujeros negros sin carga, o sin "momentum", pero no sin masa: todos los agujeros negros tienen masa.
El Agujero Negro de Schwarzschild nace como solución de las ecuaciones de campo de Einstein y está definido solo por su masa #Espacio140
— Pablo Beltran G. (@_pablo_b) August 2, 2013
Un vez visto que existen varios tipos de estos objetos, vamos a ver qué hacen y cómo afectan a todo lo que tienen a su alrededor.
Así afectan los agujeros negros a las galaxias: Esta es una imagen de un artista del ULAS J1120+06... http://t.co/k0qJwQRDZx #espacio140
— Victor M. Sánchez (@vmst74) August 1, 2013
Un agujero negro hace básicamente lo que hace cualquier objeto con masa: atraer a otros objetos cercanos. Lo que ocurre en especial con ellos es que la fuerza de atracción que ejercen es tan enorme, que nada puede escapar de ellos; y cuando decimos nada, es NADA, ni siquiera la luz, de ahí que no podamos verlos.
Dependiendo del tamaño del agujero, el objeto cercano puede ser atraído más rápida o más lentamente, haciendo que el tiempo parezca que se va deteniendo (curiosamente, mientras más grande sea el agujero más lenta será la atracción, ya que más lejano está su centro).
¿Pero realmente los agujeros negros no emiten nada?
Eso es lo que se pensaba hasta 1974, cuando el conocido físico teórico y cosmólogo Stephen Hawking demostró que emiten una radiación débil. La mecánica cuántica nos asegura que el vacío se encuentra poblado de pares de partículas y antipartículas que surgen y se desvanecen continuamente (pares virtuales). Hawking predijo que cuando uno de esos pares aparece cerca del horizonte de sucesos de un agujero negro, una partícula puede caer hacia dentro, mientras su pareja podría escapar. Este fenómeno se denomina "radiación de Hawking".
La radiación de Hawking es producto d la incertidumbre en el horizonte d sucesos del agujero negro; por ella, estos pierden masa #espacio140
— Pablo Miniaci P.G.M. (@pablominiaci) July 30, 2013
El punto de no retorno de un agujero negro, se denomina "horizonte de sucesos". La velocidad de escape es c en su borde. #Espacio140
— Kai Valar (@KValar) July 31, 2013
Y es precisamente el horizonte de sucesos (una hipersuperficie frontera del espacio-tiempo) hasta donde podemos llegar al estudiar los agujeros negros.
Como vimos más arriba, un agujero negro atrae a los objetos de su alrededor, cada vez con más fuerza a medida que se acercan a él, hasta llegar a una zona en que la fuerza es tan grande que ya nada puede escapar de ahí, ni la luz. Ese es el horizonte de sucesos (una hipersuperficie frontera del espacio-tiempo) y es hasta ahí donde podemos observar un agujero negro ya que, al absorber la luz, nos es imposible ver qué sucede más allá.
Pero una vez pasado ese horizonte...
En la región interior de un AN de Schwarzschild (solo masa, Q=0, J=0) solo hay una posible dirección, hacia la singularidad #Espacio140
— Cristian Quinzacara (@c_quinzacara) August 4, 2013
En definitiva, hablamos de un objeto de reciente descubrimiento. Fue John Michell quien formuló su existencia basándose en la velocidad de escape de la Tierra. Michell calculó que en objetos mucho más masivos, llegaría un momento en que habría que tener una velocidad superior a la de la luz para poder escapar. Eso fue en 1783.
En estricto rigor, J. Mitchell habló de "estrellas oscuras", concepto que algunos años más tarde retomaría Laplace #Espacio140
— Cristian Quinzacara (@c_quinzacara) August 2, 2013
Y no fue hasta la aparición de Albert Einstein en 1915 con su conocida teoría de la relatividad general cuando los agujeros negros entraron en materia de estudio. Y gracias a los cálculos y diversas teorías de científicos como Robert Oppenheimer, Stephen Hawking o Roger Penrose, podemos conocer un poco más acerca de estos extraños y colosales compañeros nuestros en el Universo.
Un aguj.negro gigante en el centro de la galaxia 4C+29.30 generando dos poderosos chorros de partículas #Espacio140. pic.twitter.com/6ZbNJrDmo8— JM Leon (@JM_LE0N) marzo 29, 2014
RX J1131 está a 6.000 millones de años luz #Espacio140 pic.twitter.com/thzxN8MYHH— JM Leon (@JM_LE0N) marzo 29, 2014
El proceso de la formación de un agujero negro #Espacio140 pic.twitter.com/WljznOc5vd— JM Leon (@JM_LE0N) marzo 26, 2014
Detectan un potentísimo agujero negro en una galaxia cercana http://t.co/xxmiUk3ahd #espacio140— Victor M. Sánchez (@vmst74) marzo 25, 2014
Sagittarius A,agujero negro del centro de nuestra galaxia con una masa de 4 millones de veces la del Sol #Espacio140 pic.twitter.com/DDPTc4m7gS— JM Leon (@JM_LE0N) marzo 26, 2014
Agujeros negros: esos extraños cuerpos del universo así mueren y nacen. #espacio140 http://t.co/u3TFo30Bge vía @cienciaxplora— Victor M. Sánchez (@vmst74) marzo 26, 2014
La palabra "Agujero negro" es atribuida a John Archibald Wheeler, porque no es visible a la vista y traga todo lo próximo a él #espacio140— Victor M. Sánchez (@vmst74) marzo 25, 2014
Stephen Hawking dedujo q todo agujero negro emite radiación, por lo que no serían del todo "negros" #Espacio140— Pablo Miniaci P.G.M. (@pablominiaci) marzo 26, 2014
¿Qué es un agujero blanco? los anti-agujeros negros http://t.co/ApOGZyOVT6 #espacio140— Victor M. Sánchez (@vmst74) marzo 26, 2014
Y para finalizar el tema, un tanto especial por su exotismo, les invitamos a ver dos vídeos documentales. Que los disfruten.
- El monstruo de la Vía Láctea:
- El enigma de los agujeros negros:
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