Agujero Negro

Un agujero negro es una región finita del espacio-tiempo, 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 volúmen 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 es la superficie límite del espacio a partir de la cual ninguna partícula puede salir, incluyendo la luz. Cualquier evento que ocurra en su interior queda oculto para siempre para alguien que lo observe desde afuera. 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 último límite de velocidad en el universo.

La curvatura del espacio-tiempo o gravedad de un agujero negro debido a la gran cantidad de energía del objeto celeste al ser provoca una singularidad encerrada por una superficie cerrada, llamada horizonte de sucesos. Dicho horizonte de sucesos separa la región de agujero negro del resto del universo. Dicha curvatura es estudiada por la relatividad general, la cual predijo la existencia de los agujeros negros y fue su primer indicio.

En la década de los años 1970 Hawking y Ellis demostraron varios teoremas importantes sobre la ocurrencia y geometría de los agujeros negros, previamente en 1963 Kerr había demostrado que en un espacio-tiempo de cuatro dimensiones todos los agujeros negros debían tener una geometría casi-esférica determinada por tres parámetros: su masa M, su carga eléctrica total e y su momento angular L.

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.

Un agujero negro es un objeto que tiene tres propiedades: masa, espín y carga eléctrica. La forma de la material en un agujero negro no se conoce, en parte porque está oculta para el universo externo, y en parte porque, en teoría, la materia continuaría colapsándose hasta tener radio cero, punto conocido como singularidad, de densidad infinita, con lo cual no se tiene experiencia en la Tierra.

Se cree que en el centro de la mayoría de las galaxias, entre ellas la Vía Láctea, hay agujeros negros súper masivos. La existencia de agujeros negros está apoyada en observaciones astronómicas, en especial a través de la emisión de rayos X por estrellas binarias y galaxias activas.

HISTORIA DEL AGUJERO NEGRO.

Un catedrático de Cambridge, John Michell, escribió en 1783 un articulo en el Philosophical Transactions of the Royal Society of London en el que señalaba que una estrella que fuera suficientemente masiva y compacta tendría un campo gravitatorio tan intenso que la luz no podría escapar: la luz emitida desde la superficie de la estrella sería arrastrada de vuelta hacia el centro por la atracción gravitatoria de la estrella, antes que pudiera llegar muy lejos. Michell sugirió que podría haber un gran número de estrellas de este tipo. A pesar que no seriamos capaces de verlas porque su luz no nos alcanzaría pero si notaríamos su atracción gravitatoria.

Estos objetos son los que hoy en día llamamos agujeros negros, ya que esto es precisamente lo que son: huecos negros en el espacio. Por aquel entonces la teoría de Newton de gravitación y el concepto de velocidad de escape eran muy conocidos. Michell calculó que un cuerpo con un radio 500 veces el del sol y la misma densidad tendría, en su superficie, una velocidad de escape igual a la de la luz y sería invisible.

En 1796, el matemático francés Pierre-Simon Laplace explicó en las dos primeras ediciones de su libro Exposition du Systeme du Monde la misma idea. Pero al ganar terreno la idea de que la luz era una onda sin masa, en el siglo XIX fue descartada en ediciones posteriores.

En 1915, Einstein desarrolló la relatividad general y demostró que la luz era influenciada por la gravedad. Unos meses después, Karl Schwarzschild encontró una solución a las ecuaciones de Einstein, donde un cuerpo pesado absorbería la luz. Se sabe ahora que el radio de Schwarzschild es el radio del horizonte de sucesos de un agujero negro que no gira, pero esto no era bien entendido en aquel entonces. El propio Schwarzschild pensó que no era más que una solución matemática, no física.

En 1930, Subrahmanyan Chandrasekhar demostró que un cuerpo con una masa crítica, ahora conocida como límite de Chandrasekhar, y que no emitiese radiación, colapsaría por su propia gravedad porque no había nada que se conociera que pudiera frenarla (para dicha masa la fuerza de atracción gravitatoria sería mayor que la proporcionada por el principio de exclusión de Pauli). Sin embargo Eddington se opuso a la idea de que la estrella alcanzaría un tamaño nulo, lo que implicaría una singularidad desnuda de materia, y que debería haber algo que inevitablemente pusiera freno al colapso, línea adoptada por la mayoría de los científicos.

En 1939, Robert Oppenheimer predijo que una estrella masiva podría sufrir un colapso gravitatorio y por tanto los agujeros negros podrían ser formados en la naturaleza. Esta teoría no fue objeto de mucha atención hasta los años 60 porque se tenía más interés en lo que sucedía a escala atómica después de la guerra.

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