AGUJEROS NEGROS
Definición
Un agujero negro es un objeto tan masivo que nada escapa a su gravedad, ni siquiera la luz.
Un poco de historia
Fue John Michell , en 1783 el que pensó que podrían existir astros con una velocidad de escape tan grande que ni siquiera la luz podría salir de ellos. Calculó que una estrella de la misma densidad del Sol y unas 500 veces su masa no dejaría escapar ni su propia luz.
Pero no fue hasta la aparición de la teoría de la Relatividad de Einstein, en la que se demostró que la gravedad también afectaba a la luz, cuando empezó a creerse su existencia real.
En 1916 Karl Schwarzschild utilizó las ecuaciones de Einstein para calcular el llamado Radio de Schwarzschild que es el radio de un agujero negro estático, que sólo depende de su masa.
La denominación «Agujero negro» fue usada por primera vez por John Archibald Wheeler en 1969.
Formación
Cuando una estrella gigante roja llega a las últimas fases de su vida colapsa y se produce una explosión que lanza la mayor parte de su masa hacia el exterior pero somete a su zona central una presión suficiente para comprimir los átomos de tal forma que los electrones pueden llegar a fundirse con los protones de los núcleos convirtiéndose en neutrones. Este proceso genera una densidad tan alta que se realimenta a sí mismo acumulando y comprimiendo más materia.
Dependiendo de la masa de la estrella colapsada la explosión produce una enana blanca, una estrella de neutrones o un agujero negro.
Si el cuerpo resultante tiene menos de 1,44 masas solares se produce una enana blanca. Este es el llamado Límite de Chandrasekhar. A partir de esa masa se producen una estrella de neutrones con un tamaño de unos 20 km de diámetro.
Cuando la masa es mayor de 2,5 o 3 veces la del sol, el proceso de compresión continúa y entonces se forma un agujero negro. Este es el llamado Límite TOV (Tolman-Oppenheimer-Volkoff ).
Un agujero negro tiene una superficie llamada horizonte de sucesos que marca la frontera a partir de la cual ya nada puede escapar.
Tipología
Se han podido detectar dos tipos de agujeros negros: los estelares y los supermasivos.
Los estelares son originados a partir del colapso de una estrella como ya hemos explicado.
Los supermasivos se encuentran en los núcleos de muchas galaxias. Nuestra galaxia tiene uno en su centro con una masa de 2.5 millones de veces la del Sol y un tamaño parecido al tamaño del Sistema Solar.
No todas las galaxias parecen tener agujeros negros en sus centros. Al parecer sólo las que tienen los llamados abultamientos centrales.
Midiendo las masas de los agujeros negros y de los abultamientos de centrales, se ha descubierto una relación estrecha entre ambos. Así la masa del agujero negro siempre está en torno al 0.15% de la masa total del abultamiento.
Parece ser que los agujeros negros supermasivos se formaron en los mismos procesos de agregación que crearon las galaxias. O sea por acumulación de materia en sus centros superdensos
Detección
Si los agujeros negros no emiten ninguna luz ¿cómo se pueden detectar?
Si uno de los miembros de una estrella binaria se convierte en agujero negro y se encuentra relativamente cerca de su compañera, toma material de ésta. Este material es succionado por el agujero y se mueve tan deprisa y es calentado a tan alta temperatura que emite una gran cantidad de rayos X. El primer agujero negro fue descubierto gracias a este sistema en 1971.
También se puede detectar por sus efectos gravitacionales en otras estrellas cercanas. Así si se observa una estrella orbitando alrededor de otra no visible y se calculan las masas de ambas y resulta que la compañera tiene una masa superior a 2,5 veces la del sol podemos estar seguros de que estamos ante un agujero negro.
Otra forma de detectarlos es cuando producen lentes gravitacionales.
Si un agujero negro se interpone entre la Tierra y una galaxia lejana, por ejemplo, su gravedad deforma la imagen de la galaxia como lo haría una lente ya que la luz de la galaxia es desviada alrededor del agujero negro.
Pero no podemos hablar de agujeros negros sin hablar de Stephen Hawking.
Este famoso físico británico junto a Roger Penrose ha estudiado sus propiedades.
Básicamente los agujeros negros sólo se diferencian por tres: su masa, su carga eléctrica y su momento angular.
Hawking ha predicho que aunque nada puede escapar de un agujero negro es posible que pierda masa con el tiempo debido a la propiedad cuántica del vacío que permite que aparezcan parejas de partícula/antipartícula durante una pequeña fracción de tiempo suficiente para que una de ellas sea absorbida por el agujero negro y la otra salga despedida. Esto ocurriría solamente justo en el horizonte de sucesos. Según esta teoría los agujeros negros también desaparecerían con el tiempo.