LOS AGUJEROS NEGROS

E l   c o n c e p t o   d e  a g u j e r o n e g r o l o d e s a r r o l l ó e l a s t r ó n o m o a l e m á n K a r l S c h w a r z s c h i l d e n 19 16 s o b r e l a b a s e d e l a t e o r í a d e l a r e l a t i v i d a d d e A l b e r t

E i n s t e i n .

¿ Q u é e s u n a g u j e r o

n e g r o ?H i p o t é t i c o c u e r p o c e l e s t e c o n u n c a m p o g r a v i t a t o r i o t a n f u e r t e q u e n i s i q u i e r a l a r a d i a c i ó n e l e c t r o m a g n ét i c a p u e d e e s c a p a r d e s u p r o x i m i d a d . E s u n a c o n c e n t r a c i ón d e m a t e r i a c o n a l t í s i m a d e n s i d a d

P R O P I E D A D E S•

E l r a d i o d e l h o r i z o n t e d e u n a g u j e r o n e g r o d e p e n d e d e l a m a s a d e l c u e r p o

• S i u n c u e r p o e s t á e l é c t r i c a m e n t e c a r g a d o o e s t á g i r a n d o l o s r e s u l t a d o s d e S c h w a r z s c h i l d s e m o d i f i c a n .

• E n l a p a r t e e x t e r i o r s e f o r m a u n a “ e r g o s f e r a ” , d e n t r o d e l a c u a l l a m a t e r i a g i r a c o n e l a g u j e r o n e g r o

• C u a n t o m á s m a s i v o e s e l a g u j e r o n e g r o c e n t r a l d e u n a g a l a x i a , l a s e s t r e l l a s e n s u r e g i ó n i n t e r n a o r b i t a n m á s r á p i d o a l r e d e d o r d e l c e n t r o g a l á c t i c o .

• S e g ú n   l a   r e l a t i v i d a d   g e n er a l , l a g r a v i t a c i ó n m o d i f i c a i n t e n s a m e n t e e l e s p a c i o y e l t i e m p o e n l a s p r o x i m i d a d e s d e u n a g u j e r o n e g r o

• C u a n d o u n o b s e r v a d o r s e a c e r c a a l h o r i z o n t e , e l t i e m p o s e r e t r a s a c o n r e l a c i ó n a l d e o b s e r v a d o r e s a d i s t a n c i a , d e t e n i é n d o s e c o m p l e t a m e n t e .

¿ C ó m o s e f o r m a r o n ?

( 1) - L a n e b u l o s a s e c o n d e n s a .

( 2) - S e f o r m a u n a p r o t o e s t r e l la q u e e m i t e c h o r r o s d e m a t e r i a , c u a n d o l a t e m p e r a t u r a l l e g a a 10 m i l l o n e s d e g r a d o s e l n ú c l e o s e c a l i e n t a y a s í n a c e u n a e s t r e l l a .

( 3) - L a c o r t e z a d e l a s t r o s u f r e u n a e x p a n s i ó n a c o m p a ñ a d a d e c a l e n t a m i e n to y s e f o r m a l a g i g a n t e r o j a .

( 5) - * S i s u m a s a e s 1, 4 v e c e s l a d e l s o l s e f o r m a l a n e b u l o s a p l a n e t a r i a

( 6 ) - L a e s t r e l l a s e c o n t r a e y s e f o r m a l a e n a n a b l a n c a q u e s e e n f r í a y d a l u g a r a l a e n a n a n e g r a

( 4) - S i l a g i g a n t e r o j a e s m u y g r a n d e s e t r a n s f o r m a e n s u p e r g i g a n t e q u e e s t a l l a y l i b e r a m a t e r i a a l e s p a c i o .

P u e d e n p a s a r d o s c o s a s :

3. S i e s t a l l a e l a s t r o c o m p l e t o ( 8 ) e v o l u c i o n a h a s t a u n a s u p e r n o v a .

S e g ú n l a m a s a d e l s u p e r n o v a :

a) ( 9 ) e n g e n d r a u n a e s t r e l l a d e n e u t r o n e s.

b) - ( 10) s i e l n ú c l e o d e l a s t r o d e s i n t e g ra d o t i e n e u n a m a s a s u f i c i e n te e l e v a d a f o r m a r á u n A G U J E R O N E G R O

5. S i s o l o e s t a l l a l a p a r t e e x t e r n a ( 7 ) s e f o r m a u n a n o v a .

¿ C ÓM O H A L L A M O S U N

A G U J E R O N E G R O ?A u n q u e l o s a g u j e r o s

n e g r o s s o n i n v i s i b l e s s u g r a v e d a d d e j a h u e l l a a l p a s a r . A l g u n a s e s t r e l l a s s e f o r m a n e n p a r e s . S o n l o s l l a m a d o s s i s t e m a s b i n a r i o s , d o n d e l a s e s t r e l l a s q u e l o s c o m p o n e n o r b i t a n u n a a l r e d e d o r d e l a o t r a . O b s e r v a n d o e s t o s s i s t e m a s l o s a s t r ó n o m o s p u e d e n m e d i r l a ó r b i t a d e l a e s t r e l l a n o r m a l y d e t e r m i n a r l a m a s a d e l a g u j e r o n e g r o

S i u n a g u j e r o n e g r o d e v o r a l a m a t e r i a d e u n a e s t r e l l a c o m p a ñ e r a , d i c h a m a t e r i a s e c a l i e n t a m u c h o y e m i t e r a y o s X . L o s a g u j e r o s n e g r o s s o n t a n b u e n o s e m i s o r e s d e r a y o s X q u e m i l e s d e e l l o s p u e d e n s e r d e t e c t a d o s d e e s t a f o r m a .

¿ C O M O A F E C T A E L A G U J E R O N E G R O A S U

E N T O R N O ?1. L a s f u e r z a s d e la g r a v e d a d d e u n a g u je r o n e g r o e s s ó lo p e lig r o s a e s t a n d o m u y c e r c a d e é l .

2. C u a n d o u n a e s t r e lla p a s a d e m a s ia d o c e r c a d e l a g u je r o e s d e s t r u id a y e s t o p r o d u c e u n e s t a ll id o d e r a y o s X q u e r e s u lt a v is ib le d u r a n t e d é c a d a s .

¿ D ÓN D E S E L O C A L I Z A N ?

L o s a g u j e r o s n e g r o s e s t á n e n t o d a s p a r t e s , s o l a m e n t e e n l a V í a L á c t e a , p r o b a b l e m e n t e e x i s t a n m i l l o n e s d e a g u j e r o s n e g r o s

E l a g u j e r o n e g r o m á s c e r c a n o a n o s o t r o s s e e n c u e n t r a a 1. 6 00 a ñ o s l u z ( 16 m i l m i l l o n e s d e m i l l o n e s d e k m )

P a r a s e r u n a g u j e r o n e g r o p e l i g r o s o d e b e r í a h a l l a r s e c o m o m í n i m o a 1 a ñ o l u z d e d i s t a n c i a .

U N M IS TE R IO E N E L C E N TR O D E LA

G A LA X IA

• A r r ib a : U n a i m a g e n d e l O b s e r v a t o r i o d e r a y o s - X C h a n d r a d e l a r e g i ó n c e n t r a l d e n u e s t r a g a l a x i a , l a V í a L á c t e a . U n a g u j e r o n e g r o s u p e r m a s i v o s e e s c o n d e e n e l i n t e r i o r d e l a m a n c h a b l a n c a b r i l l a n t e , c e r c a d e l c e n t r o d e l a i m a g e n .

Lo s a s t r ó n o m o s h a n d e s c u b ie r t o q u e e l c e n t r o d e n u e s t r a Vía Lá c t e a a lo ja u n a g u je r o n e g r o b u s c a d o p o r m u c h o t ie m p o . E l h a lla z g o , s in e m b a r g o , h a g e n e r a d o a ú n m á s in t e r r o g a n t e s .

• 19 7 4: l o s a s t r ó n o m o s B r u c e B a l i c k y R o b e r t B r o w n d e s c u b r i e ro n u n a f u e n t e d e r a d i o c o m p a c t a y v a r i a b l e u n t i p o d e N A G ( núcleos activos de galaxias ) l e j a n o . E s t e o b j e t o s e h a l l a b a a " t a n s o l o " 26 , 000 a ñ o s l u z d e d i s t a n c i a . D e b i d o a q u e p a r e c í a e n c o n t r a r se d e n t r o d e u n a f u e n t e d e r a d i o g r a n d e y e x t e n s a a l a q u e y a s e c o n o c í a c o m o S a g i t a r i o A , l a l l a m a r o n S a g i t a r i o A * .

Arriba: Los telescopios de rayos-X como el Observatorio de rayos-X Chandra, pueden detectar el brillo incandescente del gas sobrecalentado que cae arremolinándose hacia el interior de un agujero negro.

• S a g i t a r i o A * . T i e n e n u n a v e l o c i d a d ( h a s t a d e 1400 k m p o r s e g u n d o ) d e l g a s y l a s e s t r e l l a s a r r e m o l i n á n d o s e a l r e d e d o r d e l c e n t r o d e l a V í a L á c t e a .

• u n o s m e s e s d e s p u é s d e s u l a n z a m i e n t o C h a n d r a t u v o é x i t o . E l " G r a n O b s e r v a t o r i o " h a b í a l o g r a d o l o c a l i z a r u n a f u e n t e d e p r o b l e m a s : S a g i t a r i o A * e r a d é b i l - - l o c u a l e r a e x t r a ñ o , p u e s t o q u e l o s n ú c l e o s a c t i v o s d e l a s g a l a x i a s s o n s i e m p r e m u y b r i l l a n t e s

izquierda: Imágenes de Sagitario A y A* tomadas desde el Observatorio de rayos-X Chandra.

¿ Q u é s i g n i f i c a d o

p o d r í a t e n e r e s t a

d i s c r e p a n c i a ?• O b s e r v a c i o n e s p o s t e r i o r e s e n r a d i o y r a y o s - X c o n d u j e r o n u n a p o s i b l e r e s p u e s t a : D i e z m i l a ñ o s a t r á s u n a s u p e r n o v a e x p l o t ó m u y c e r c a d e S a g i t a r i o A * . L o s g a s e s q u e s e e x p a n d i e r o n r á p i d a m e n t e b a r r i e r o n m u c h o d e l g a s y e l p o l v o i n t e r e s t e l a r , i m p i d i e n d o q u e e l m a t e r i a l l o c a l c a y e r a d e n t r o d e l a g u j e r o n e g r o s u p e r m a s i v o d e l a V í a L á c t e a , L a d i s m i n u c i ó n d e l a c a n t i d a d d e m a t e r i a l c a y e n d o d e n t r o d e l a g u j e r o n e g r o , r e s u l t ó e n u n a m e n o r e m i s i ó n d e r a y o s - X .

S i n e m b a r g o , a l g o d e m a t e r i a l c o n t i n u a c a y e n d o . E n 2001 S a g i t a r i o A * a u m e n t ó r e p e n t i n a m e n t e s u b r i l l o . E n c u e s t i ó n d e m i n u t o s l l e g o a t e n e r 45 v e c e s s u i n t e n s i d a d n o r m a l . Y u n a s t r e s h o r a s m á s t a r d e , v o l v i ó a d e s v a n e c e r s e h a s t a e l n i v e l p r e v i o a l a l l a m a r a d a .

• A b a jo : L a s e s t r e l l a s d e m o v i m i e n t o r á p i d o e n e l a ñ o l u z c e n t r a l d e n u e s t r a g a l a x i a , l a V í a L á c t e a , s o n m a n t e n i d a s e n s u l u g a r d e b i d o a l a g r a v e d a d d e u n a g u j e r o n e g r o s u p e r m a s i v o . L a m a r c a d e c o l o r a m a r i l l o i n d i c a l a l o c a l i z a c i ó n d e S a g i t a r i o A *

¿ E x is t e n lo s a g u je r o s b la n c o s ?

S i s e a n a l i z a n e n d e t a l l e l a s e c u a c i o n e s d e l a s q u e s e d e r i v a n l a s p r o p i e d a d e s r e l a t i v i s t a s v a m o s a e n c o n t r a r s i e m p r e q u e t e ó r i c a m e n t e e x i s t e u n a s o l u c i ó n s i m é t r i c a p a r a c a d a u n a d e e l l a s S a b e m o s q u e l o s a g u j e r o s n e g r o s s o n d e f i n i d o s c o m o u n h o r i z o n t e d e s u c e s o s d e n t r o d e l c u a l t o d o o b j e t o n o i m p o r t a n d o s u e s t a d o e s a t r a p a d o p o r o p o s i c i ó n p o d e m o s e n t e n d e r q u e d e b e d e e x i s t i r ( a l m e n o s t e ó r i c a m e n t e ) u n a g u j e r o b l a n c o c o n u n h o r i z o n t e d e s u c e s o s e n d o n d e t o d o l o q u e e s t é d e n t r o d e é l s e r á v i o l e n t a m e n t e r e p e l i d o , t a l v e z c o n u n a f u e r z a i n m e n s a ( c a s i i n f i n i t a ) e s t o n o s l l e v a a p e n s a r e n l a s i d e a s ( n u e v a m e n t e l a s c i t o ) d e l a m a t e r i a y l a a n t i m a t e r i a

¿ Y lo s a g u je r o s d e g u s a n o ?

L o s a g u j e r o s d e g u s a n o s o n c o n s e c u e n c i a d e u n a g u j e r o n e g r o q u e s e e n c u e n t r a g i r a n d o c o n c a r g a s d e t e r m i n a d a s, e s t o p r o v o c a r í a q u e e s t é s i m u l t á n e a m en t e i n t e r a c t u a n do c o n u n a g u j e r o b l a n c o , l a c o m b i n a c i ó n d e a m b o s e s d e n o m i n a d o u n a g u j e r o d e g u s a n o .S i n e m b a r g o , c o m o h e m o s v i s t o , l o s a g u j e r o s b l a n c o s n o e x i s t e n y s i a l g u i e n c a e e n u n a g u j e r o n e g r o l l e g a r á a d i r i g i r s e h a c i a e l c e n t r o d e l a s i n g u l a r i d a d p e r o n o a t r a v e s a r á u n a g u j e r o d e g u s a n o p u e s e s t e r e q u i e r e q u e e x i s t a u n a g u j e r o b l a n c o