Trabajo realizado por : -Adrián Castaño Zambudio-Rubén García López -Alejandro Hernández Medina-Daniel Viudez Ryan

LOS AGUJEROS NEGROSLOS AGUJEROS NEGROS

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Introducción¿Quién descubrió la existencia de los agujeros negros?

El agujero negro fue descubierto teóricamente por John Mitchell, de Cambridge, a finales del siglo XVIII. Mitchell escribió un artículo en el que afirmaba que una estrella supermasiva en un pequeño espacio tendría un campo gravitatorio tan intenso que ni la luz escaparía de él. Solamente en 1969, J. Wheeler inventó el término “agujero negro”, para definir el campo gravitatorio descubierto por Mitchell.

La idea de John Mitchell era: tomando como ejemplo de que si lanzamos un objeto desde la superficie hacia arriba, a manera que se remonte, la gravedad afectará la velocidad y en un momento interrumpirá su ascensión y retornará a la superficie.

• ¿Cómo se descubre un agujero negro?

• El astrofísico Stephen W. Hawking es uno de los mayores expertos sobre los agujeros negros. El ha emitido la hipótesis de que tal vez algunos agujeros negros se formaran en el inicio del Universo, justo después del Big Bang. Él explica la última manera que hemos visto desde este punto: “detectar un agujero negro es como, en un baile, detectar un chico y una chica que bailan juntos. No se puede ver al chico porque lleva traje negro, pero vemos a la chica bailando alrededor, asi que suponemos que gira en torno a un chico”. Ese ejemplo deja bastante claro como detectar un agujero negro.

¿Qué es un agujero negro?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 puede escapar de dicha región.

La curvatura del espacio-tiempo o «gravedad de un agujero negro» provoca una singularidad envuelta por una superficie cerrada, llamada horizonte de sucesos. Esto es debido a la gran cantidad de energía del objeto celeste. El horizonte de sucesos separa la región de agujero negro del resto del Universo y es la superficie límite del espacio a partir de la cual ninguna partícula puede salir, incluyendo la luz. Dicha curvatura es estudiada por la relatividad general, la que predijo la existencia de los agujeros negros y fue su primer indicio.

FORMACIÓN DE UN AGUJERO NEGRO

• Dicho proceso comienza posteriormente a la muerte de una gigante roja (estrella de gran masa), llámese muerte a la extinción total de su energía. Posteriormente al pasar varios miles de millones de años la fuerza gravitatoria de dicho sol comienza a ejercer fuerza sobre si mismo originando una masa concentrada en un pequeño volumen, convirtiéndose de ese modo en una enana blanca.

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•En este punto dicho proceso puede proseguir hasta el colapso de dicho astro por la auto atracción gravitatoria que termina por convertir a esta enana blanca en un agujero negro. Este proceso acaba por reunir una fuerza de atracción tan fuerte que atrapa hasta la luz, en este momento podemos hablar de una masa infinita atrapada sin volumen, que es el mismo centro del agujero negro denominado singularidad. Al pasar el tiempo este agujero negro podría desarrollar fuerzas de atracción suficientes para devorar sistemas solares y hasta galaxias circundantes.

¿CÓMO PUEDE OBSERVARSE UN AGUJERO NEGRO?

• Los agujeros negros tienen masa, la cual produce una fuerza gravitacional que afecta a objetos cercanos. La fuerza gravitacional debe ser muy intensa cerca de los agujeros negros, y podrían verse los efectos en su ambiente. El material que cae dentro del agujero negro, sería aplastado y calentado al tratar de colarse en la pequeña garganta del agujero negro, por lo que produciría rayos-X. El primer ejemplo de un agujero negro fue descubierto precisamente por ese efecto gravitacional en una estrella acompañante, en 1971.

Clasificación de los agujeros negros

• Agujeros negros primordiales:

Aquellos que fueron creados temprano en la historia del Universo. Sus masas pueden ser variadas y ninguno ha sido observado.

• Según la masa:

• Agujeros negros supermasivos: con masas de varios millones de masas solares. Son el corazón de muchas galaxias. Se forman en el mismo proceso que da origen a las componentes esféricas de las galaxias.

• Agujeros negros de masa estelar. Se forman cuando una estrella de masa 2,5 mayor que la masa del Sol se convierte en supernova e implosiona. Su núcleo se concentra en un volumen muy pequeño que cada vez se va reduciendo más.

• Según el momento angular:

• Un agujero negro sin carga y sin momento angular es un agujero negro de Schwarzschild,

mientras que un agujero negro rotatorio (con momento angular mayor que 0), se denomina agujero negro de Kerr.

¿Cómo sabemos de la existencia de los seres vivos ?

• Conocemos su existencia debido a la radiación de los rayos x ,emitida por la materia al acelerar, justo antes de caer en el gran pozo gravitatorio,el agujero negro.

Zonas observables• En las cercanías de un agujero negro se suele formar un

disco de acrecimiento. Lo compone la materia con momento angular, carga eléctrica y masa, la que es afectada por la enorme atracción gravitatoria del mismo, ocasionando que inexorablemente atraviese el horizonte de sucesos y, por lo tanto, lo incremente.En cuanto a la luz que atraviesa la zona del disco, también es afectada.Hasta hoy es imposible describir lo que sucede en el interior de un agujero negro; sólo se puede imaginar, suponer y observar sus efectos sobre la materia y la energía en las zonas externas y cercanas al horizonte de sucesos y la ergosfera.

• ¿Qué pasa cuando te caes a un agujero negro?

• Según la Teoría General de la Relatividad, la descripción de lo que puede pasar si alguien cae en un agujero negro depende del lugar desde donde se observe este acontecimiento.

• Si somos nosotros los que vamos a ser engullidos por el agujero negro, al principio sólo notaremos la ausencia de gravedad. Pero ésta irá creciendo cada vez más, incrementándose rápidamente según nos vayamos acercando al agujero. La situación se complica al atravesar el horizonte de sucesos o punto de no retorno. Por ejemplo, si nuestros pies están más cerca del agujero que la cabeza, notaremos que nos estiramos como un chicle hasta hacernos pedazos.

• ¿Cómo podemos hallar un agujero negro?

• Un agujero negro sigue ejerciendo una fuerza gravitatoria sobre todos los cuerpos cercanos. Cuando se observan sistemas en donde una estrella visible está girando alrededor de un cuerpo oculto, se presenta una posibilidad para que el cuerpo oculto sea un agujero negro, sin embargo, puede ser una estrella demasiado débil para ser vista. Pero, en lo que verdaderamente radica la detección de un agujero negro, es que éste cuerpo comienza a absorbe la materia de la estrella, este proceso describe un desplazamiento de materia en forma de espiral y adquiere una alta temperatura, por lo tanto, se emiten grandes cantidades de rayos X; con este comportamiento se puede concluir: es una enana blanca, una estrella de neutrones o un agujero negro.

• Con la órbita de la estrella visible se puede determinar la mínima masa del cuerpo invisible.

• Si esta masa sobrepasa el límite de Chandrasekhar es demasiada grande para ser una estrella de neutrones o una enana blanca; por lo tanto, se dice que es un agujero negro. Los agujeros negros que se formaron hace miles de millones de años atrás, podrían ser detectados únicamente con la atracción gravitatoria o la expansión del universo. Los agujero negros irradian como un cuerpo caliente y entre más pequeños lo hacen más. "¡Los agujeros negros más pequeños podrían realmente resultar más fáciles de detectar que los grandes!".

• ¿Cómo afectan los agujeros negros a los elementos de su alrededor?

• Los agujeros negros no son los destructores implacables que a menudo se describen en la cultura popular. En lugar de esto, el gas caliente que escapa de las garras de los enormes agujeros negros podría se una fuente de elementos químicos que hacen la vida posible.

• Los vientos cálidos procedentes de los agujeros negros gigantes en los centros galácticos pueden dispersar elementos como el carbono y el oxígeno en las vastas extensiones del espacio entre galaxias.

• ¿Pueden utilizarse los agujeros negros para viajar por el espacio-tiempo?

• Un concepto tan extraño como el de agujero negro naturalmente atrae los intereses y la creatividad de los escritores de ciencia ficción. Un tema favorito es el uso de un agujero negro como una ruta a otros lugares u otros tiempos en el universo. Matemáticamente, un par de agujeros negros podrían formar un "puente" entre dos lugares en el universo, pero no está claro cómo dicho puente podría formarse o sobrevivir.

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• El astrónomo inglés Ian Crawford asegura que el hombre podría atravesar agujeros negros y llegar en instantes a puntos remotísimos del cosmos sin ser desintegrado por las enormes fuerzas gravitatorias.

• "Las pruebas son complejas y matemáticas", pero "en teoría es posible", dijo Crawford en declaraciones recientes al diario británico Sunday Time. La validez de sus hipótesis fue certificada en alguna medida al superar la rigurosa censura de quienes deciden cuales son lo artículos publicables en una revista científica de prestigio. La idea básica, si bien no es una novedad, es digna de la ciencia-ficción: penetrar en un "agujero negro" y aparecer en otro punto del universo, quizás a miles de años luz, saltando en un instante una distancia prácticamente inimaginable.

• De acuerdo con comentarios formulados a la prensa por un portavoz de la organización científica que respalda el trabajo, Crawford habría descubierto propiedades teóricas de los agujeros negros que permitirían a los hipotéticos viajeros atravesarlos sin ser destruidos por las poderosas fuerzas gravitatorias en juego.

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