Agujeros Negros

¿Qué es un agujero negro?

Un agujero negro es un objeto con una gravedad tan fuerte que nada puede escaparse de él, ni siquiera la luz. La masa del agujero negro está concentrada en un punto de densidad casi infinita, llamado singularidad. En la propia singularidad, la gravedad es de una fuerza casi infinita, por lo que aniquila el espacio-tiempo normal. A medida que aumenta la distancia desde la singularidad, su influencia gravitacional disminuye. A determinada distancia, que depende de la masa de la singularidad, la velocidad que se necesita para escapar del agujero negro es igual a la velocidad de la luz. Esta distancia marca el “horizonte” del agujero negro, que es como su superficie. Todo lo que pasa por el horizonte es atrapado dentro del agujero negro. Hay distintos tipos de agujeros negros, dependiendo de su masa.

¿Hay algún agujero negro cercano a la Tierra?

Los agujeros negros más cercanos descubiertos hasta ahora están a varios miles de años luz. Están tan lejos que no tienen ningún efecto en la Tierra ni en su medio. Parece que hay un agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, a unos 27,000 años luz. Aunque tiene varios millones de veces la masa del Sol, al estar tan lejos no afecta nuestro sistema solar.

¿Se convertirá nuestro Sol en un agujero negro?

No. Las estrellas como el Sol no son lo bastante masivas para convertirse en agujeros negros. Lo que sucederá, dentro de varios miles de millones de años, es que el Sol expulsará sus capas externas y su núcleo formará una enana blanca: una bola densa de carbono y oxígeno que ya no produce energía nuclear, pero que brilla debido a su alta temperatura. La masa de una enana blanca típica es más o menos como la del Sol, pero su tamaño es sólo el de la Tierra, el cual es el uno por ciento del diámetro actual del Sol.

¿Cuál es el agujero negro más grande?

El agujero negro más grande conocido está en el núcleo de M87, una galaxia elíptica gigante en la constelación de Virgo. Su masa parece ser unos tres mil millones de veces mayor que la del Sol, con un diámetro de unos 11 mil millones de millas (18 mil millones de kilómetros), casi el doble que el diámetro de la órbita de Plutón, el planeta más distante de nuestro sistema solar.

¿Qué pasa al acercarse a un agujero negro?

El efecto exacto depende del tamaño y la masa del agujero negro. Un agujero negro “de masa estelar” –un agujero negro con una masa varias veces la del Sol- ejerce un fuerte jalón de marea sobre cualquier objeto que se acerque a su horizonte de eventos. Es el mismo efecto que produce las mareas en la Tierra; el jalón gravitacional en el lado del objeto que está más cerca del agujero negro es notablemente mayor que en el lado opuesto, así que la gravedad estira el objeto y lo destruye. (La marea gravitacional es menos pronunciada para los objetos que se acercan a un agujero negro supermasivo, ya que se da una “pendiente” más suave en el cambiante campo gravitacional.) Observado desde fuera, parece que el tiempo pasa más despacio para el objeto que se acerca al horizonte y su luz se estira a longitudes de onda cada vez más largas.

¿Cómo se forma un agujero negro?

Un agujero negro se forma cuando un objeto alcanza cierta densidad crítica, y su gravedad hace que se colapse hasta volverse un punto casi infinitamente pequeño. Los agujeros negros de masa estelar se forman cuando una estrella masiva ya no puede producir energía en su núcleo. La radiación de sus reacciones nucleares mantiene a la estrella “hinchada,” y la gravedad hace que el núcleo se colapse. Las capas exteriores de la estrella pueden salir despedidas al espacio, o caer al agujero negro, para hacerlo más pesado. Los astrónomos no están seguros de cómo se forman los agujeros negros supermasivos. Pueden formarse a partir del colapso de grandes nubes de gas, o de la unión de muchos agujeros negros pequeños, o de una combinación de eventos.

¿Son los agujeros negros ‘pasadizos’ a otras partes del universo, o a otros universos?

Hasta ahora, sólo en la ciencia ficción. Todo lo que cae en un agujero negro queda atrapado y no puede salir por un “agujero blanco” a otra parte del universo. La teoría permite la existencia de “agujeros de gusano,” que son “atajos” teóricos entre dos puntos en el espacio-tiempo. Sin embargo, no se ha detectado ningún “agujero de gusano.” Y según las teorías, en cuanto cualquier material intentara entrar en el agujero de gusano, se colapsaría. A diferencia de los héroes televisivos del universo del “Stargate,” no podemos crear nuestros propios “agujeros de gusano” a otros planetas. Construir “agujeros de gusano” artificiales requeriría una cantidad enorme de una forma de energía que sólo existe en los libros o la televisión, no en el universo real.

¿Hay algo que pueda escapar de un agujero negro?

Nada que caiga en un agujero negro puede volver a salir, al menos en la forma original. Pero un agujero negro puede perder parte de su masa. Según la teoría cuántica, “parejas virtuales” de partículas a veces cobran existencia a partir del material del propio espacio. Estas partículas se cancelan rápidamente unas a otras y desaparecen. Pero si un par de partículas aparece justo afuera del horizonte de un agujero negro, puede que una caiga adentro, para no volver a salir. Si la de fuera no cae por el horizonte, entonces las partículas no pueden cancelarse mutuamente. Básicamente, esto “roba” un poco de masa del agujero negro. A lo largo de miles de millones de millones de millones de años, la pérdida de masa puede resultar lo bastante importante para hacer que el agujero negro se vaporice. El material saldría, pero no en su forma original, sólo como energía y partículas subatómicas. Esta energía se conoce como la radiación de Hawking, en honor de Stephen Hawking, el físico que la describió por primera vez.

¿Cuántos agujeros negros hay?

Dicho con un término técnico: montones. Los astrónomos han descubierto varias docenas de probables agujeros negros “supermasivos” en los núcleos de galaxias bastante cercanas, además de muchos otros en objetos distantes conocidos como quásares. Han descubierto quizás una docena o dos de probables agujeros negros de masa estelar en nuestra galaxia, la Vía Láctea (y otro en una galaxia satélite), además de unos cuantos agujeros negros de masa intermedia en la Vía Láctea y otras galaxias. Sin embargo, todos ellos son la punta del iceberg, ni siquiera, más bien un trocito de hielo. Puede haber agujeros negros supermasivos en los núcleos de todas las galaxias con bultos centrales de estrellas, y en la Vía Láctea puede haber miles de agujeros negros de masa estelar, y miles más en cada una de los miles de millones de otras galaxias. Uno de los objetivos de los investigadores de agujeros negros es encontrar todos cuantos sea posible para poder estimar lo comunes que son estos objetos.

¿Cómo puede escapar de un agujero negro su propia gravedad, pero no la luz?

En el caso de los agujeros negros conviene concebir la gravedad como la describió Albert Einstein: una curvatura en el espacio-tiempo. Según la teoría de la relatividad especial de Einstein, la masa curva el espacio que la rodea. Para cuerpos relativamente ligeros, como la Tierra, el efecto es mínimo. Para cuerpos más pesados, como el Sol, el efecto es pequeño pero detectable. (Los científicos confirmaron el efecto, además de con otros medios, midiendo la órbita de Mercurio, el planeta más cercano al Sol, el cual es arrastrado un poco hacia delante por la distorsión del espacio-tiempo producida por el Sol. Y, para los objetos masivos, como los agujeros negros, el efecto es enorme. Los diagramas de los libros de astronomía suelen representar a los agujeros negros como “pozos” en el espacio-tiempo, con materia entrando en el agujero negro como piedrecillas que cayeran a un pozo de agua. Por eso, no es necesario que nada “escape” del agujero negro para que éste ejerza una influencia gravitacional en la materia y el espacio circundantes.

¿De dónde viene el nombre de ‘agujero negro’?

John Archibald Wheeler, físico de la Universidad de Princeton, acuñó el término en la década de 1960. En esa época, estos objetos eran poco más que asunto para especular, y no se había descubierto ninguna evidencia de que realmente existieran.

¿Cómo se nombra a los agujeros negros?

No hay un sistema unificado para dar nombre a los agujeros negros. Los agujeros negros supermasivos en los núcleos de las galaxias llevan el nombre de esas galaxias. Un nombre como M31 indica que la gvalaxia fue catalogada por Charles Messier en el siglo 18. Un nombre que empiece por “NGC” está incluido en el Nuevo Catálogo General, que fue compilado en 1888 y ampliado en años posteriores. Unos cuantos agujeros negros están catalogados por sus constelaciones y el orden en el que fueron descubiertos. Por ejemplo, Cignus X-1 fue el primer objeto de rayos-X descubierto en Cignus. Y a muchos agujeros negros se les identifica por el instrumento o investigación que descubrió su existencia y su ubicación en el cielo. XTEJ111+480 fue descubierto por el satélite XTE (Explorador Rossi de Cronometraje de Rayos-X), y está en las coordenadas celestes 1118+480. GROJ1655-40 fue descubierto por el Observatorio de Rayos-Gamma Compton, y así los demás.

Agujero negro

Un agujero negro u hoyo negro es una región finita del espacio en cuyo interior existe una concentración de masa lo suficientemente elevada como para generar un campo gravitatorio tal que ninguna partícula material, ni siquiera la luz, puede

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