Astronomia

AGUJEROS NEGROS

PROLOGO

Desde mi punto de vista, las ideas de Einstein no pueden comprenderse bien si no conocemos las experiencias previas de otros científicos respecto a medición de la velocidad de la luz, las experiencias de Michelson, las discusiones sobre el éter y las ideas de Lorentz. Aquí empiezo con dichas experiencias y teorías, y luego paso a Einstein y las suyas.

INTRODUCCIÓN

La Física es una de las ciencias que más se ha desarrollado en los últimos tiempos, debido a esto múltiples científicos han investigado en diversos campos de la Física, como la astronomía, una de estas singularidades son los agujeros negros.

Este trabajo busca brindar una información clara sobre dichos fenómenos, que relativamente son nuevos y aún más sus estudios y teorías. Estas teorías ayudan a explicar muchos fenómenos del cosmos.

Los agujeros negros son singularidades que para los cálculos 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.

Debido a las fascinantes 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.

Los agujeros negros son uno de los fenómenos. El misterio que encierran y sus características los hacen atractivos e intrigantes para mucha gente, incluso son fuente de discusión entre los científicos.

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.

Todo agujero negro está rodeado por una frontera llamada horizonte (depende de la masa del cuerpo), que es la región de la que no se puede escapar, si algo permanece afuera del horizonte puede evitar ser absorbido. la luz puede entrar a través del horizonte, pero no puede salir, por lo que parece ser completamente negro. Además según la relatividad general, la gravitación modifica intensamente el espacio y el tiempo en las proximidades de un agujero negro. Cuando un observador se acerca al horizonte desde el exterior, el tiempo se retrasa con relación al de observadores a distancia, deteniéndose completamente en el horizonte. En la parte exterior del horizonte se forma una ergosfera, dentro de la cual la materia se ve obligada a girar con el agujero negro. En principio, la energía sólo puede ser emitida por la ergosfera.

La siguiente es una representación esquemática de un agujero negro:

A lo largo de la historia se han desarrollando diferentes conceptos acerca de los agujeros negros que han venido evolucionando, por lo tanto no se le pude dar la autoría a una persona en especial sobre dicho concepto.

En 1783 John Michell escribió un artículo en el que describía que estrella que fuera suficientemente masiva y compacta tendría un campo gravitatorio tan fuerte que ni la luz podría escapar.

En 1916 el astrónomo alemán Karl Schwarzschild desarrolló el concepto de agujero negro con base en la teoría de la relatividad de Einstein, que posteriormente describe los agujeros negros sin carga y sin rotación. Se definió el radio de Schwarzschild como el radio del horizonte de sucesos en el que la masa de un cuerpo pude llegar a ser comprimida para formar un agujero negro; la masa de un cuerpo y su radio de Schwarzschild son directamente proporcionales a uno otro: si un agujero negro pesa diez veces más que otro, su radio es diez de veces más grande.

En 1963 Roy Kerr describió los agujeros negros en rotación. Los agujeros de "Kerr", rotan a una velocidad constante, su tamaño y forma dependen de la masa y su velocidad de rotación. Si la rotación no es cero el agujero negro se deforma hacia el "ecuador" del agujero negro; a mayor velocidad mayor deformación. Cualquier cuerpo en rotación que formará un agujero negro llegaría a un estado estacionario.

Desde 1965 a 1970, Stephen Hawking y Roger Penrose definen una agujero negro como el conjunto de sucesos del cual nada es posible escapar a gran distancia. Demostraron que debe haber una singularidad de densidad y curvatura del espacio-tiempo infinitas dentro de un agujero negro. Penrose propone la hipótesis de la censura cósmica. Que quiere decir que la singularidades producidas por un colapso gravitatorio sólo ocurren en sitios como los agujeros negros, en donde están decentemente ocultas para no ser vistas de fuera".

En 1967 Jocelyn Bell descubrió que objetos celestes emitían pulsos de ondas, este descubrimiento lo llamaron "Little Green Men", al pensar que se trataba de un contacto con una civilización extraterrestre. Pero al estudiar dichas ondas les dieron el nombre de pulsars y se debían a estrellas de neutrones en rotación, fue la primera evidencia de que las estrellas de neutrones existían.

En 1967 el científico Werner Israel demostró, basándose en la Teoría de la Relatividad, que los agujeros negros sin rotación eran perfectamente esféricos, su masa determinaba su tamaño, al ser perfectamente esférico solamente se podría haber formado del colapso de un objeto perfectamente esférico, al no ser esférica el colapso formaría una singularidad desnuda.

Roger Penrose y John Wheeler, determinaron que los movimientos en el colapso de una estrella desprenderían ondas gravitatorias, y por esto se haría cada vez más esférica. Esto quiere decir que una estrella sin rotación después de un colapso sería perfectamente esférica.

En 1969 el científico John Wheeler dio el termino de agujero negro como la descripción gráfica a una época en que existían dos teorías de la luz: la crepuscular (la luz estaba compuesta por partículas) y la ondulatoria. Hoy en día la luz es considerada como onda y como partícula.

En 1970 Brandon Carter

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