Astrosabio

La denominación "Agujero negro" es atribuida a John Archibald Wheeler, y la utilizó básicamente porque dicho fenómeno no es visible a la vista y porque traga todo lo que está próximo a él como si fuera un hoyo al que todos caen indefectiblemente. Antes de este nombre poseía diversas denominaciones como "estrella congelada", "ojo del diablo", entre otros. Stephen Hawking junto con Roger Penrose define al agujero negro como “un conjunto de sucesos del cual nada es posible escapar a gran distancia”.

Los agujeros negros son cuerpos cósmicos cuyo campo gravitatorio tiene tanta fuerza que ninguna radiación puede salir de ellos, ni tan solo la luz. Su localización se percibe indirectamente, al no emitir energía estos agujeros solo son detectables por su efecto gravitatorio. Es un “agujero” porque las cosas pueden caer, pero no salir de él, y es negro porque ni siquiera la luz puede escapar. Un agujero negro u hoyo negro es una región del espacio-tiempo provocada por una gran concentración de masa en su interior, con enorme aumento de la densidad, lo que provoca un campo gravitatorio tal que ninguna partícula material, ni siquiera los fotones de luz, puede escapar de dicha región.

Los agujeros negros se forman a partir de estrellas moribundas las cuales luego de un proceso natural empiezan a acumular una enorme concentración de masa en un radio mínimo de manera que la velocidad de escape de esta estrella es mayor que la velocidad de la luz. A partir de esto la ex estrella no permite que nada se escape a su campo gravitatorio, inclusive la luz no puede escapar de ella. Cuando el gas y el polvo de una nebulosa se condensan, se forma una protoestrella que emite chorros de materia. Ésta continúa condensándose por gravitación y al mismo tiempo se va calentando. Cuando la temperatura del núcleo de la protoestrella llega a 10 millones de grados, se inician reacciones nucleares y esto hace aparecer a una estrella nueva. Más adelante, la corteza del astro sufre una expansión acompañada de calentamiento, lo que hace que se forme una gigante roja. La evolución de la gigante roja depende de su masa. A continuación, la estrella se contrae de nuevo y se transforma en enana blanca, un astro del tamaño de la Tierra. Esta pequeña estrella se enfría y da lugar a una enana negra, que por su baja temperatura no brilla. Si la gigante roja es muy grande, produce hierro y otros elementos pesados, aumenta de tamaño y se transforma en supergigante. Después estalla y libera la materia en el espacio. Pero no todas las estrellas se pueden convertir en agujeros negros, para ello deben cumplir ciertos requisitos como por ejemplo el tamaño, tiempo de vida, entre otras características.




Las estrellas se forman por grandes concentraciones de gas, principalmente hidrogeno, por efectos gravitatorios los átomos que conforman esto gases empezaran a colapsar unos contra otros contrayéndose y generando un calentamiento del gas, el calor poco a poco se incrementara llegando a generarse reacciones importantes entre los átomos, provocando emanaciones de energía altísimas que le dan a las estrellas la luminosidad característica.


Todo esto ocurre hasta un momento en que los átomos llegan a alcanzar un equilibrio a partir del cual dejan de contraerse. Ahora bien durante el periodo de tiempo que toma el proceso de contracción de los átomos la estrella sigue acumulando más gases y crece en tamaño. Esto significa que si la estrella es muy grande su gravedad podría provocar que esta se derrumbe sobre sí misma. Cuando la estrella llegue a alcanzar un radio crítico el campo gravitatorio crecerá de manera exponencial llegando finalmente a atrapar a la misma luz dentro de ella. En este instante el agujero negro ha sido creado y su presencia solo puede ser notada por la emisión de rayos x que provoca.

 
La teoría de Albert Einstein de la relatividad general propone que los objetos más densos y masivos concebibles, por ejemplo los agujeros negros, tienen gravedad y ésta es más fuerte que nada: ni la luz puede escapar a su poder de atracción. Pero si la luz que "traga" un agujero no es emitida, ¿cómo los detectamos? El buscar un agujero negro tal y como decía Hawking sería un poco como "buscar un gato negro en un sótano del carbón". A continuación se explican 4 maneras con las cuales se pueden detectar (y se han detectado) agujeros negros:


1) Cuando una estrella se colapsa y se transforma en un agujero negro, la fuerza de su campo gravitacional todavía sigue siendo igual a la que había sido antes del colapso gravitatorio. Por lo tanto los planetas en órbita no estarían afectados. Los planetas continuarían en sus órbitas como de costumbre y no serían "tragados" dentro del agujero negro. Como los agujeros negros no emiten luz alguna, los planetas aparecerían orbitando en torno a "nada". Hay razón para creer que los planetas podrían estar orbitando alrededor de una estrella que es demasiado débil para ser vista, pero existe la misma posibilidad de que un agujero negro sea también el centro de ese sistema.

2) Como la gravedad de un agujero negro es tan intensa, las partículas de polvo de las estrellas y de las nubes próximas "caen" hacia el agujero. Como las partículas de polvo se mueven cada vez más deprisa y a temperaturas mayores, emiten rayos X. Los objetos que emiten rayos X se pueden detectar por los telescopios creados para tal (radiotelescopios) que se encuentran fuera de la atmósfera terrestre.

3) Los agujeros negros se pueden detectar también con una técnica llamada "gravity lensing" (gravedad lenticular). Este efecto ocurre cuando un objeto masivo, en este caso un agujero negro, pasa entre una estrella y la tierra. El agujero negro actúa como lente cuando su gravedad dobla los rayos de luz de la estrella y los centra de nuevo en la tierra. Desde el punto de vista de un observador en la tierra, la estrella aparecería más brillante. La teoría general de la relatividad de Einstein sugiere que la luz puede seguir un camino "doblado" de espacio y tiempo, que en este caso, es "doblado" por la gravedad del agujero negro.

4) Otra forma de detectarlos es midiendo cuánta masa se encuentra en una cierta región del espacio. Los agujeros negros tienen grandes masas oscuras concentradas en espacios relativamente pequeños. Si una región tiene grandes cantidades de esta masa oscura, se puede sospechar la presencia de un agujero negro.



Tal como lo describe Ted Bunn en "Black Holes FAQ", no podemos hablar de una única medida de grandeza de los agujeros negros ni en general de nada que exista; sino que debemos de tomar en cuenta el espacio que ocupa en el universo y la masa que posee:
 
Masa de los agujeros negros Lo que se sabe de la masa que poseen los agujeros negros es que esta no tiene límites conocidos (ningún máximo ni mínimo). Pero si analizamos las evidencias actuales podemos considerar que dado que los agujeros negros se forman a partir de la muerte de estrellas masivas debería de existir un límite máximo del peso de los agujeros negros que sería a lo mucho igual a la masa máxima de una estrella masiva. Dicha masa límite es igual a diez veces la masa del Sol (más o menos 1x1031 kilogramos). En los últimos años se ha encontrado evidencia de la existencia de agujeros negros en el centro de galaxias masivas. Se cree a partir de esto que dichos agujeros negros poseerían una masa de un millón de soles.
 
 
 
Tamaño de los agujeros negros Si analizamos el tema del espacio que ocupa un agujero negro debemos de considerar como parámetro principal una variable matemática denominada el radio de Schwarzchild el cual es el radio del horizonte de sucesos que comprende al agujero negro (dentro de este radio la luz es absorbida por la gravedad y cualquier cuerpo es absorbido con una fuerza gravitatoria infinita hacia el centro del agujero negro no pudiendo escapar de éste). Ahora bien los científicos han logrado hallar una relación directa entre la masa y el espacio ocupado de un agujero negro, esto significa que si un agujero negro es diez veces más pesado que cualquier estrella ocupará también diez veces el espacio ocupado por esa estrella. Para darnos una idea más clara compararemos el tamaño del sol con un agujero negro súper masivo, el sol posee un radio de aproximadamente 700,000 kilómetros mientras que el agujero negro súper masivo poseerá un radio de a lo más cuatro veces más grande que el del Sol.
 
 
 
Clasificacion según el tamaño Los agujeros negros son comúnmente clasificados según su peso, independientemente del momento angular. El tamaño de un agujero negro, medido a partir del radio del horizonte de sucesos, que, como ya hemos comentado, es proporcional a la materia contenida medida en masas solares. Según este criterio, los agujeros negros se clasifican como:

• Agujeros Negros Supermasivos: Contiene cientos de miles de miles de millones de masas solares (10^5-10^9 MSol) y se piensa que existen en el centro de la mayoría de las galaxias, incluida la Vía Láctea. Su formación se remonta a varios miles de millones de años atrás a partir de gas acumulado en el centro de las galaxias. Se cree que es responsable de núcleos activos de galaxias, y probablemente el medio de unión de pequeños agujeros negros o de la acumulación de estrellas y gas en ellos. El mayor agujero negro supermasivo conocido se encuentra en el DO 287 (18 mil millones de masas solares). Hay pruebas sólidas de que un agujero negro supermasivo se encuentra en el centro de la Vía Láctea. Los astrónomos creen este agujero negro es una fuente de radio de onda conocido como Sagitario A. La más clara indicación de que SgrA es un agujero negro supermasivo es el rápido movimiento de las estrellas a su alrededor (la más rápida órbita a 5.000 kilómetros por segundo).

• Agujeros Negros Intermedios: Contienen miles de masas solares. Se han propuesto como posible fuente de poder para las fuentes de rayos X ultraluminosas. No se conoce ningún mecanismo de creación directa, por lo que probablemente se formaron a partir de colisiones de masa de agujeros negros, ya fuera en los densos núcleos de estrellas globulares o en agrupaciones galáctica, produciendo en el proceso intensas ráfagas de ondas gravitatorias.

• Agujeros Negros de Masa Estelar: Tienen masas que van desde 1.4-3 masas solares hasta 15-20 masas solares. Han sido creados por el colapso de estrellas (supernovas que explosionan). Pueden formar estrellas con masas iníciales de hasta 100 masas solares. El límite superior de los agujeros negros de masa estelar es un tanto incierto en la actualidad.

• Micro Agujeros Negros (o Mini Agujeros Negros): Tienen masas muy inferiores a las de una estrella. A estos niveles es factible que la mecánica cuántica surta efecto. No se conoce ningún mecanismo de formación a partir de procesos estándar de la evolución estelar, pero algunas teorías mantienen que su creación se produjo durante las primeras etapas de la evolución del universo. La teoría de la radiación de Hawking predice que tal agujero negro se evapora con brillantes destellos de radiación gamma.

 
La pregunta que muchos se hacen es sobre si los agujeros negros se comerían todo el universo y la respuesta a esto deja de ser complicada y es bastante simple... NO. Habíamos definido un agujero negro... bueno Stephen Hawking lo hizo junto a Roger Penrose hace aproximadamente 40 años, como el horizonte de sucesos dentro del cual todo objeto es absorbido irremediablemente hacia el centro de dicha singularidad. Pues bien, ¿a qué nos referimos con horizonte de sucesos?, ¿recuerdas el radio de Schwarzchild? bueno, si no lo recuerdas era el radio a partir del cual un agujero negro tragaba irremediablemente a todo objeto, es decir, dicho radio definía el horizonte de sucesos, entonces dichos radios en los agujeros negros conocidos no son del tamaño del universo (es más, no se sabe a ciencia cierta el tamaño del universo aunque se tiene una idea aún vaga). Esto significa que los agujeros negros podrán tragarse cuerpos cercanos pero no absorberán a todos los objetos del universo. A no ser que un porcentaje considerable de la materia en el universo se convierta en agujeros negros... pero eso es improbable. El efecto es similar al de la gravedad normal, pero no afectara a las estrellas que componen toda la vía láctea o menos de otra galaxia.
 
 
 
 
Y en cuanto a nuestro sol si queda alguna duda no queda sino mencionar que el Sol de nuestro sistema no puede convertirse en un agujero negro debido al factor del límite de Chandrasekhar, el cual requeriría que sus dimensiones fueran de 1,5 veces los actuales. Por cierto, la estrella que nos dá calor tiene 5'000,000 de años de vida. Actualmente se presume que en el centro de nuestra galaxia existe un agujero negro, el cual provoca el movimiento y la forma de ella, esto no debe de asustarnos (por el momento) pues con los conocimientos actuales se ha concluido que sus efectos sobre nuestro Sistema Solar y sobre nuestro planeta son prácticamente nulos. Aunque se han encontrado evidencias de la presencia de agujeros negros fuera de los centros de galaxias, esto abre un nuevo campo de estudio pues modifica y amplia los posibles tipos de agujeros negros que pueden existir.
 
 
Es el término propuesto para definir una entidad física, cuya existencia no se ha probado aún, pero son matemáticamente posibles. Se trataría de una región finita del espacio-tiempo, visible como objeto celeste con una densidad tal que deforma el espacio pero que, a diferencia del agujero negro, deja escapar materia y energía en lugar de absorberla. De hecho ningún objeto puede permanecer en el interior de dicha región durante un tiempo infinito. Una forma de visualizar lo que sucede en un agujero blanco es imaginar el reverso temporal de un agujero negro. Consiste en que el agujero negro absorbe a su interior a la materia en cambio el agujero blanco la expulsa. Pero eso no significa que realmente exista uno en la naturaleza.