HOYOS NEGROS, CUASARES Y PULSARES

¿Qué es un hoyo negro?

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.

Un agujero negro es un cuerpo celeste de gran masa que posee una gran

atracción gravitatoria donde ni siquiera la luz puede escapar de ellos. De ahí que

reciba el nombre de agujero negro, ya que no desprende luz.

Físicamente, toda acumulación de masa genera un campo gravitatorio a su

alrededor cuya potencia depende de la cantidad de masa y también del tamaño

que tenga esa acumulación.

Origen del nombre

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 se le llamaba “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”.

Formación

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

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 de su

campo gravitatorio.

Maneras de detectar

1 Cuando una estrella se colapsa y se transforma en un agujero negro su fuerza

gravitacional sigue siendo la misma, por lo tanto los planetas en órbita no serían

afectados, y seguirían girando alrededor de algo. Como estos agujeros son negros

lo percibimos como que los planetas giran en torno a nada. Podría ser que estén

orbitando en torno a una estrella muy débil que no podemos ver pero también

pudiera ser que el centro de este sistema fuera un agujero negro.

2 La gravedad de un agujero negro es tan intensa que las partículas de polvo de

las estrellas y de las nubes caen en 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 Otra manera de percibirlos es por la 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.

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.

5. Otra manera de percibirlos es por la radiación que supuestamente emiten.

Porque se cree que a la hora de que el hoyo negro absorbe todo, inclusive hasta

la luz, hay unas partículas que se alcanzan a salvar. Esto se podría explicar así:

Stephen Hawking en su libro “el universo es una cascara de nuez”, menciona

que los agujeros negros no son completamente negros. Porque la teoría cuántica

dice que los campos no pueden ser completamente negros o nulos, ni si quiera en

el llamado vacio, porque si lo fueran sus partículas tendrían un valor de posición

igual a cero, y su velocidad también seria cero. Y si así fuera estaríamos

rompiendo con el principio de Heisenberg, el cual indica que en ningún momento

podemos determinar la velocidad y posición de una partícula simultáneamente,

porque si así fuera podríamos predecir el futuro y el pasado de la posición y

velocidad de la partícula, y por lo tanto podríamos predecir el futuro.

Por eso debe de haber un cierto grado de fluctuaciones del vacío. Hay muchas

maneras de interpretar el significado de “fluctuaciones de vacío”, son como

oscilaciones de las partículas; pero en este caso las vemos como pares de

partículas virtuales que aparecen juntas en alguna parte del espacio y luego se

separan, después vuelven a juntarse y cuando esto sucede se da el fenómeno de

la aniquilación, que es cuando una partícula y su antipartícula tienen una especie

de choque y la masa de ambas se transforma en partículas y energía. Y al pasar

esto un par cae al agujero negro, y su gemela queda libre de escapar. Todo esto

pasa cerca del horizonte de eventos, y por esto parece que el agujero negro emite

una especie de radiación de luz. Que no puede ser vista de manera directa.

Antecedentes de la teoría de los hoyos negros (teoría de la relatividad)

En 1915 Albert Einstein creo la teoría de la relatividad, y demostró que la luz era

influenciada por la interacción gravitatoria. Ósea que existen campos donde la

gravedad es tan fuerte que es capaz de absorber inclusive hasta la luz.

Unos meses después Karl Schwarzschild encontró una solución para las

ecuaciones de Einstein donde un cuerpo pesado absorbería la luz.

Schwarzschild propuso la idea del radio Schwarzschild que es igual al radio del

horizonte de eventos. El horizonte de eventos es una capa esférica imaginaria en

el centro del agujero negro en donde la velocidad necesaria para escapar es igual

a la velocidad de la luz, por lo tanto ninguna cosa dentro de él puede escapar. Se

necesitaría una velocidad mayor a la de la luz.

Si cayéramos en un agujero negro, al cruzar el horizonte de eventos estaríamos

cruzando una frontera imaginaria del no retorno, ósea que a partir de ahí ya no se

sabe lo que sucede y es imposible regresar; se le llama así porque a partir de esta

frontera imaginaria el único suceso seguro es que se seguirá cayendo dentro del

agujero negro.

Después Subrahmayan-Chandrasekhar demostró que un cuerpo con una masa

crítica que no emitiera más radiaciones se colapsaría por su propia gravedad. Por

ejemplo las estrellas cuando se les acaba su combustible que se colapsan. Pero

muchos científicos se opusieron a esta idea ya que creían que debería de existir

algo que detuviera que se colapsaran

Luego otro científico llamado Oppenheimer dijo que una estrella masiva podría

sufrir un colapso gravitatorio y por lo tanto los agujeros negros podían formarse,

pero no le hicieron mucho caso, hasta que Hawking y Penrose comprobaron que

en algunas ocasiones no se podía evitar que las estrellas se colapsaran y por lo

tanto que los hoyos negros sucedieran.

Clasificación

Como lo describe Ted Bunn en "Black Holes FAQ", no podemos hablar de una

única medida de los agujeros negros, debemos de tomar en cuenta el espacio que

ocupa en el universo y la masa que posee.

Los agujeros negros se clasifican según su tamaño tomando en cuenta su peso

medido a partir del radio del horizonte de sucesos es proporcional a la materia

contenida medida en masas solares.

1. Agujeros Negros Supermasivos: Contiene cientos de miles de miles de

millones de masas solares y se piensa que existen en el centro de la

mayoría de las galaxias, incluida la Vía Láctea. El mayor agujero negro

supermasivo conocido se encuentra en el DO 287 (18 mil millones de

masas solares). 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 Supermasivos es el rápido movimiento de las

estrellas a su alrededor (la más rápida órbita a 5.000 kilómetros por

segundo).

2. Agujeros Negros Intermedios: Contienen miles de masas solares. la

evidencia de los agujeros negros de tamaño medio ha sido mucho más

difícil de conseguir. Ahora, a los astrónomos del Centro Espacial Goddard

de la NASA en Greenbelt, Md. Han descubierto una fuente de rayos-X en la

galaxia NGC 5408 que representa uno de los mejores ejemplos de agujero

negro de masa intermedia hasta la fecha. "Los agujeros negros intermedios

contienen entre 100 a 10.000 veces la masa del Sol", explicó

TodStrohmayer astrofísico de Goddard. "Observamos los agujeros negros

súper masivos del centro de las galaxias y los de tamaño estelar en nuestra

propia Galaxia. Pero encontrara uno intermedio resulta un desafío."

Ejemplo: Cygnus X-1:

No es el agujero negro el que emite los rayos X, sino la materia que está a punto

de caer en él. Esta materia (gas y plasma) forma un disco de acrecimiento que

orbita alrededor del agujero negro y alcanza temperaturas de millones de kelvin.

Mediante la medida de los elementos orbitales del sistema, se ha podido

establecer que la masa del objeto compacto está entre 7 y 13 mil veces la masa

del Sol.

3. Micro Agujeros Negros (o Mini Agujeros Negros): Tienen masas muy

inferiores a las de una estrella, no se conoce ningún mecanismo de

formación hasta el momento, creen que se produjo durante los inicios del

universo.

Agujeros blancos

Aunque aún no se han encontrado, se piensa que lo opuesto a un agujero negro

es uno blanco. Por ello se dice que existen cuerpos que, en oposición a los

negros, no absorben sino que, no dejan que entre ningún tipo de materia a su

interior. Por esta razón se piensan que son luminosos.

Se entiende que todo lo que esté dentro del horizonte de sucesos será repelido

hacia el exterior con una fuerza violenta y casi infinita. Es simétricamente opuesta

a un agujero negro, lo cual implica que sea un proceso inverso en el tiempo, algo

así como ver una película al revés o que el reloj funcionase hacia atrás.

Que los agujeros blancos sean la solución a una ecuación matemática, no quiere

decir que realmente existan. Se han descubierto agujeros negros pero ninguno

blanco.

Muchos de los teóricos sostienen que debe haber “parejas” de agujeros negros y

blancos en el universo, de forma que la materia absorbida por un agujero negro

podría aparecer en cualquier otro punto de este universo o de un universo paralelo

emergiendo de un agujero blanco.

Agujeros de gusano

Es un agujero negro supermasivo en rotación con bajo nivel de alargamiento y con

una gravedad mucho más grande. Se produce cuando un agujero negro

interactiva con un blanco, y que podrían servir de atajo para llegar a otros

universos o incluso otros tiempos.

Por el que se entra en un agujero negro y se sale por uno blanco

Pero si no son un tipo de agujero negro, la cosa cambia. Pero de todas maneras

no sirve de nada hacerse este tipo de preguntas ya que aún no se sabe si

realmente existen.

Pulsares

El destino de la estrella muerta depende de su masa. Cuando la estrella explota,

convirtiéndose en supernova, expande su gas al cosmos, y su núcleo puede tener

tres finales según la masa: convertirse en una enana blanca, en un hoyo negro o

en pulsar. Los pulsares están formados, básicamente, por neutrones y son

detectables por las ondas de radio que emiten, llamadas “latidos”. Los pulsares

giran a gran velocidad sobre sí, emitiendo señales de radio, luz y rayos x. Las

estrellas de neutrones van perdiendo su energía y al cabo de 1.000.000 de años

ya no giran y se convierten en estrellas de neutrones no pulsantes. El púlsar es el

último estado de la materia comprimida. A veces los restos de la supernova son

demasiado pesados como para tener este final y continúan comprimiéndose para

convertirse en un agujero negro.

Un pulsar son los restos de una supernova que gira cada segundo sobre sí misma.

Lo podemos comparar con un faro.

Cuasares

Los Cuasares son objetos lejanos que emiten grandes cantidades de energía, con

radiaciones similares a las de las estrellas.

La palabra Cuasar viene de quasistellar radio source (fuentes de radio casi

estelares) creada en ladécada de los 60s para objetos estelares descubiertos con

observaciones ópticas y radioastronómicas.

Son los objetos estelares más misteriosos y brillantes en el Universo

Estos objetos tienen una apariencia parecida a la de una estrella pero con

observaciones en radio se puede ver que son intensamente energéticos, incluso

como una galaxia.

Características:

-En la región óptica son muy variables y también en la región de radio

-Son los más brillantes de todo el universo

-Son relativamente pequeñas como del tamaño del nuestro sistema solar, pero

irradian energía como una galaxia formadas de miles de millones de estrellas

-Se encuentran a 10 mil millones de años luz

-El estudio de los cuásares ayuda mucho para comprender como era el Universo

de antes