Más sobre agujeros negros [por Agustín]

Por Francisco R. Villatoro, el 17 julio, 2008. Categoría(s): Astrofísica • Astronomía • Ciencia • Física • Noticias

Supongamos una estrella como el sol va agotando su combustible nuclear convirtiendo su hidrógeno a helio y éste a carbono, oxígeno y finalmente hierro llegando un momento en que el calor producido por las reacciones nucleares es poco para producir una dilatación de dicho sol y compensar así a la fuerza de la gravedad. Entonces ese sol se colapsa aumentando su densidad, siendo frenado ese colapso únicamente por la repulsión entre las capas electrónicas de los átomos. Pero si la masa de ese sol es lo suficientemente elevada se vencerá esta repulsión pudiéndose llegar a fusionar los protones y electrones de todos los átomos, formando neutrones y reduciéndose el volumen de la estrella a tal punto de no quedar ningún espacio entre los núcleos de los átomos. Ese sol se convertiría en una esfera de neutrones y por lo tanto tendría una densidad elevadísima. Sería lo que se denomina estrella de neutrones.

Naturalmente las estrellas de neutrones no se forman tan fácilmente, ya que al colapsarse la estrella en algunos casos la energía gravitatoria se convierte en calor rápidamente provocando una gran explosión. Se formaría entonces una nova o una supernova expulsando en la explosión gran parte de su material, con lo que la presión gravitatoria disminuiría y el colapso podría detenerse. Así se podría llegar a lo que se denomina enanas blancas en las que la distancia entre los núcleos atómicos ha disminuido de modo que los electrones circulan libres por todo el material, y es la velocidad de movimiento de estos lo que impide un colapso mayor. Por lo tanto la densidad es muy elevada pero sin llegar a la de la estrella de neutrones. Pero la velocidad de los electrones tiene un límite: la velocidad de la luz; y cuando el equilibrio estelar exige una velocidad de los electrones superior a la velocidad de la luz, el colapso a estrella de neutrones es inevitable.

Se ha calculado que por encima de 2’5 soles de masa, una estrella de neutrones se colapsaría más aún fusionándose sus neutrones. Esto es posible debido a que el principio de exclusión de Pauli por el cual se repelen los neutrones tiene un límite cuando la velocidad de vibración de los neutrones alcanza la velocidad de la luz.

Debido a que no habría ninguna fuerza conocida que detuviera el colapso, este continuaría hasta convertir la estrella en un punto creándose un agujero negro. Este volumen puntual inplicaría una densidad infinita, por lo que fue rechazado en un principio por la comunidad científica, pero S. Hawking demostró que esta singularidad era compatible con la teoría de la relatividad general de Einstein.

Entonces, un agujero negro es un cuerpo estelar colapsado donde su masa es tan densa que genera un campo de gravedad de tal intensidad que no deja escapar ni la luz.

Pero, entonces, ¿qué es un agujero negro? Un agujero negro es un cuerpo donde su masa es tan densa que genera un campo de gravedad de tal intensidad que no deja escapar ni la luz.

Algunas estrellas cuando han consumido su energía atómica colapsan sobre si mismas, comprimiéndose de tal forma que su fuerza gravedad aumenta con la reducción del tamaño, su enorme gravedad atrae la masa circundante y llega a comprimirse tanto que de su interior no deja escapar la luz.

Están rodeados de una “frontera” esférica que permite que la luz entre pero no salga.

Hay dos tipos de agujeros negros: cuerpos de alta densidad y poca masa concentrada en un espacio muy pequeño, y cuerpos de densidad baja pero masa muy grande, como pasa en los centros de las galaxias.

Si la masa de una estrella es más de dos veces la del Sol, llega un momento en su ciclo en que ni tan solo los neutrones pueden soportar la gravedad. La estrella se colapsa y se convierte en un agujero negro.

Si un componente de una estrella binaria se convierte en agujero negro, toma material de su compañera. Cuando el remolino se acerca al agujero, se mueve tan deprisa que emite rayos X. Así, aunque no se puede ver, se puede detectar por sus efectos sobre la materia cercana.

Los agujeros negros no son eternos. Aunque no se escape ninguna radiación, parece que pueden hacerlo algunas partículas atómicas y subatómicas.

Alguien que observase la formación de un agujero negro desde el exterior, vería una estrella cada vez más pequeña y roja hasta que, finalmente, desaparecería. Su influencia gravitatoria, sin embargo, seguiría intacta.

Como en el Big Bang, en un agujero negro se da una singularidad, es decir, las leyes físicas y la capacidad de predicción fallan. En consecuencia, ningún observador externo puede ver qué pasa dentro.

Las ecuaciones que intentan explicar una singularidad de los agujeros negros han de tener en cuenta el espacio y el tiempo. Las singularidades se situarán siempre en el pasado del observador (como el Big Bang) o en su futuro (como los colapsos gravitatorios). Esta hipótesis se conoce con el nombre de “censura cósmica”.

Los agujeros negros más masivos, residen en el centro de las galaxias. Entre aquellos a los que se ha podido estudiar, él mas masivo se encuentra en la galaxia elíptica M87, que pertenece el cumulo galáctico de Virgo.

Mediciones hechas con el Telescopio Espacial Hubble sugieren una masa de 3 mil millones de Soles (masa del sol = 1.9742×10*27 toneladas) para el agujero negro en M87. Espectros tomados por el Telescopio Espacial muestran que el gas a 60 años luz del centro de M87, rota a una velocidad de 2 millones de kilómetros por hora, y que su velocidad es mayor cerca del centro.

Y solo un objeto tan masivo puede evitar que el gas rotando a esa velocidad no se escape al espacio.

Utilizando información del Observatorio Chandra y de antiguos satélites de rayos X , un equipo de investigadores estudió una docena de “novas de rayos X” — sistemas que contienen una estrella semejante al sol alrededor de un agujero negro o de una estrella de neutrones. Comparando el nivel de energía de diferentes tipos de novas de rayos X inactivas, el equipo del Chandra concluyó que los sistemas que podrían albergar a agujeros negros emitían sólo el uno por ciento de la energía que emiten los sistemas con estrellas de neutrones.

“Al detectar tan poca energía de estos potenciales agujeros negros, tenemos nuevas pruebas de que los horizontes de eventos existen”, dice Michael García del Centro Harvard-Smithsonian para la Astrofísica en Cambridge, Massachusetts. “Es un poco raro decir que hemos descubierto algo cuando hemos visto casi nada, pero de hecho, esto es lo que ha pasado”.

Si una estrella de neutrones de superficie sólida cae, la energía será liberada cuando el material que recibe el impacto choque contra esa superficie. En cambio, si el objeto aumentado es un agujero negro, sólo una pequeña parte de la energía puede escapar antes de cruzar el horizonte de eventos y desaparecer para siempre.

“Ver escapar esta cantidad de energía, aunque sea pequeña, del agujero negro es como sentarse contra la corriente de un río y observar como el agua parece desvanecerse por el borde”, dice Ramesh Narayan, también del equipo del Chandra. “Lo que mejor explica nuestras observaciones es que estos objetos tienen horizontes de eventos y que por lo tanto son agujeros negros”.



Deja un comentario

Por Francisco R. Villatoro, publicado el 17 julio, 2008
Categoría(s): Astrofísica • Astronomía • Ciencia • Física • Noticias
Etiqueta(s): , ,