Agujeros negros: ¿Qué son? ¿Cómo se forman? ¿Cuáles son sus partes? ¿Hacia donde se dirige su fuerza gravitacional?
Los agujeros negros son sin duda el hallazgo astronómico que más enigmas encierra y son más comunes en el universo de lo que se piensa.
Un agujero negro nace a partir de una estrella con una masa 10 veces superior a la de nuestro Sol. Cuando esta ha agotado su hidrógeno la presión de fusión deja de existir. provocando una explosión conocida con el nombre de supernova y expulsando sus capas externas.
Si la masa restante iguala en 1,5 o 3 veces la del Sol, la fuerza empuja los electrones hacia los protones, convirtiéndolos en neutrones. De ahí nace su nombre de “estrella de neutrones“.
El resultado es un área tan compacto y denso que ni la luz tiene la fuerza suficiente como para escapar de su atracción gravitacional. Es un proceso bastante normal.
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En el centro de la Vía Láctea, se sitúa una alta densidad de estrellas con un número generosamente grande de agujeros. De hecho, son tantos los agujeros negros que se concentraron en el centro, que se han fusionado creando un agujero supermasivo con una masa igual a 4.300.000 Soles.
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¿Por qué los agujeros negros son negros?
Un cuerpo que pretende escapar de la fuerza gravitacional de otro, necesita ejercer sobre este una fuerza conocida como velocidad de escape (EV) y esta dependerá de la masa del cuerpo del que se pretende escapar y la distancia hasta su centro de gravedad:
Para escapar de la fuerza gravitacional de La Tierra, una nave espacial debe superar los 11,2 Km/seg. La fuerza de gravedad de un agujero negro es tal, que ni la luz (299.792 km/seg) es capaz de escapar y quedan atrapados.
Debido a sus características de atracción, los agujeros son perfectamente negros.
¿Cuáles son las partes de un agujero negro?
Un agujero negro se compone de tres partes diferentes: Singularidad, Horizonte de eventos y Ergosfera.
Singularidad
Un agujero negro absorbe toda materia e ondas electromagnéticas situadas en sus proximidades. Cuanto más cerca, mayor es la fuerza de atracción. Estas fuerzas aumentan conforme la cantidad de materia que absorve.
Estas fuerzas se concentran en un punto llamado singularidad. Actualmente, a pesar de todos los avances científicos, aun no se conoce una fórmula capaz de describir las condiciones reinantes de una singularidad. Todas las formulas aplicadas, dan como resultado un punto infinitamente denso o infinitamente pequeño (de ahí nacen las teorías más locas de llamarlos portales a otros universos).
La singularidad se define como “una entidad de materia y energía comprimida en un solo punto“.
Horizonte de eventos y radio de Schwarzschild
El horizonte de eventos es la región a partir de la cual la velocidad de escape supera a la velocidad de la luz. Nada puede escapar, ni los fotones ni la materia, quienes son arrastrados hacia la singularidad.
La distancia que se recorre desde el horizonte de sucesos hasta la singularidad, se conoce con el nombre de radio de Schwarzschild.
Ergosfera
La ergosfera es aquella zona donde la fuerza gravitacional comienza a influir en el movimiento de los objetos, quienes no pueden permanecer estacionarios en el espacio.
Dependiendo de la distancia existente en un objeto y el horizonte de eventos, la influencia gravitacional presenta diferente intensidad. Según se aproximan al horizonte de eventos, la gravitación desgarra a los objetos atrayendo la mayor parte de su material. Cuanto más al borde de la ergosfera se encuentre, mayor serán sus posibilidades de escapar.
Los objetos en la ergosferan pueden escapar cuando su velocidad sea mayor que la velocidad de escape.
¿Cuál es el tamaño de un agujero negro?
Como ya se ha mencionado, un agujero negro se entiende como una región dentro de un horizonte de eventos.
Un agujero negro estelar con un diámetro de 30 kms es en realidad bastante pequeño (aprox. el tamaño de un asteroide). Los agujeros negros supermasivos son bastante más grandes.
El agujero negro conocido con el nombre de Sagitario A* (SGR A*) tiene un tamaño estimado de la órbita de Mercurio, con una ergosfera activa de 10 días luz de diámetro.
¿Cómo se detecta un agujero negro?
Debido a su perfecta absorción de luz, es imposible ver un agujero negro directamente, del mismo modo se conocen 3 fenómenos que ayudan a localización de un agujero negro:
Movimiento de objetos en las proximidades
Debido a su gran fuerza gravitacional, podemos observar como ejerce su influencia en los cuerpos cercanos (existe una famosa analogía compara los agujeros negros con el viento, que tampoco se ve, pero conocemos su existencia por ver como mueve las hojas de los árboles).
Emisiones de rayos X
Cuanto más se acerca la materia intelestelar, mayor es su aceleración. Esta aceleración lo calienta hasta ionizar sus átomos.
Cuando la temperatura alcanza varios millones de grados Kelvin, los átomos empiezan a emitir rayos X y estos puede ser observados con un telescopio de Rayos X.
Lo más normal, es que los chorros de rayos X no se presente de forma constante, ya que la materia no entra de forma constante.
El agujero SGR A* no emite apenas rayos X, ya que ha absorbido casi toda la materia de su alrededor. La famosa galaxia M87 es mucho más activa, mostrando intensos rayos X desde su parte central.
Lente gravitacional
La ley de la lente gravitacional dicta que cualquier cuerpo con masa dobla la tela del espacio-tiempo.
Debido a que el área activa es muy pequeña, esta ley solo podría utilizarse para detectar agujeros negros supermasivos.
📺 Documental – Agujeros negros supermasivos
No tiene desperdicio. Haga palomitas y dispóngase a aprender de nuestro perfecto universo 🤓 Aclara algunas dudas, pero hará que florezcan otras
