El agujero negro es el fenómeno más misterioso e inusual del Universo. En las profundidades de su espacio se esconden muchos secretos que la humanidad aún no es capaz de comprender.
- ¿Qué es un “agujero negro”?
- ¿Por qué el “agujero negro” recibió ese nombre?
- ¿Qué configuración tiene un agujero negro?
- ¿Cuál es la estructura estructural de un agujero negro?
- ¿Qué tipos de agujeros negros existen?
- ¿Cuántos agujeros negros hay en la Galaxia?
- ¿Cuál es el agujero negro más grande?
- ¿Con qué propósito se estudian los agujeros negros y cuántos de ellos se han descubierto?
- ¿Qué puede pasar cuando caes en un agujero negro?
- ¿Los agujeros negros chocan entre sí?
- ¿Existe amenaza de destrucción del Universo cuando los agujeros negros despierten?
Las propiedades físicas de estos objetos espaciales se consideran incomprensibles y extrañas. Desde el punto de vista científico, siempre han despertado un gran interés entre astrónomos y físicos de todo el mundo.
Gracias a las últimas tecnologías, hoy en día es posible no sólo desarrollar una amplia variedad de teorías científicas que sugieren la estructura de un agujero negro, sino también aplicarlas con éxito en la práctica.
Los astrofísicos pudieron obtener recientemente la primera imagen de esta formación espacio-temporal única.
¿Qué es un “agujero negro”?
A pesar de su nombre tan misterioso, los agujeros negros, por sus características y composición estructural, se encuentran entre los objetos cósmicos más simples del Universo. Sólo tienen dos parámetros fundamentales: masa específica y velocidad de rotación.
En la ciencia astrofísica existe la hipótesis de que este fenómeno es el proceso final de transformación evolutiva de una estrella. En la última etapa de la vida del cuerpo celeste se produce una explosión, como resultado de lo cual aparece un agujero negro en su parte central. Los astrofísicos llamaron a la nueva formación cósmica así obtenida “el horizonte de sucesos”.
Vale la pena saber que este objeto no tiene caparazón físico. Sólo una parte del espacio, ubicada a cierta distancia de la zona central, en la que no hay influencia de las fuerzas gravitacionales, sirve como tal.
Cuando cualquier objeto cósmico o luz entre en el horizonte de sucesos, nunca podrá escapar del agujero negro debido a la influencia de un fuerte campo gravitacional sobre ellos.
¿Por qué el “agujero negro” recibió ese nombre?
Este fenómeno espacio-temporal se llama así porque es capaz de absorber por completo las ondas de luz. Por tanto, no se puede ver a nivel visual.
Un agujero negro sólo se puede ver bajo una condición: cuando cerca del horizonte de sucesos hay una capa de una sustancia especial, por ejemplo, gas.
Este objeto todavía se puede ver claramente mientras absorbe materia y energía de una estrella cercana.
No existen otros métodos para detectar un agujero negro, ya que no se puede ver con ningún instrumento.
Sin embargo, a pesar de la capacidad de los agujeros negros para absorber completamente la energía luminosa sin reflejarla de ninguna manera, los científicos sugieren que estos objetos espaciales todavía tienen la propiedad de emitir luz.
Durante su existencia, son capaces de enviar determinadas partículas del tipo más simple al espacio exterior. La mayoría de ellas son ondas electromagnéticas fotónicas.
En su aspecto físico, este fenómeno puede considerarse como una evaporación gradual. Sin embargo, su existencia se considera sólo una hipótesis teórica no confirmada, que en los círculos científicos se denomina «radiación de Hawking«.
Los agujeros negros sólo pueden notarse cuando entran en contacto entre sí, ya que este proceso va acompañado de la emisión de ondas de luz visibles de la gravedad.
La formación de estos fenómenos cósmicos depende principalmente de su masa específica. Sobre esta base, los agujeros negros se dividen en varios grupos: masivos (su masa es millones de veces mayor que la del sistema solar) y circunsolares (con un peso ligeramente mayor que la masa del Sol).
Las dimensiones del espacio de un agujero negro son directamente proporcionales al valor de su masa específica. Cuanto mayor sea el indicador de peso de este objeto, mayor será el parámetro de ancho del horizonte de eventos.
Basándose en estudios experimentales, los astrofísicos han demostrado la hipótesis teórica de que los agujeros negros de la categoría circunsolar son bastante antiguos y presumiblemente se formaron en las etapas del origen del Universo.
Lo más probable es que se formaran debido al proceso de compresión de estrellas con parámetros mayores que el tamaño del sistema solar en unas 50 veces. Una vez completada la etapa de reducción de la estrella, explotó formando un agujero negro en la zona central.
Los agujeros negros de tipo masivo suelen estar formados por enormes nubes de gas. Tienen una masa suficiente para formar agujeros negros gigantes y un gran peso, superando la masa del sistema solar en millones de veces.
El material clave para la formación de este agujero negro fue una nube de gas comprimida a un tamaño mínimo. También existe la hipótesis de que este fenómeno celeste en la Vía Láctea se formó debido a la explosión de una estrella de enorme tamaño.
El agujero negro de Sagitario y la Vía Láctea atraen constantemente varios objetos o materia del espacio a medida que atraviesan los límites del horizonte de sucesos. Debido a esto, las dimensiones del agujero negro aumentan gradualmente.
¿Qué configuración tiene un agujero negro?
Todo agujero negro que existe en el espacio exterior puede girar alrededor de su eje. Al mismo tiempo, la forma y el aspecto de estos objetos dependen en gran medida del límite de velocidad.
Si un agujero negro gira lentamente, tendrá una configuración esférica. Si gira a la mayor velocidad posible, entonces su polo se aplana y adquiere una forma ovalada. Hoy en día no existe ninguna tecnología para poder determinar la configuración exacta de estos objetos espaciales.
Los astrofísicos de todo el mundo están haciendo muchos intentos para identificar qué se encuentra dentro del espacio de los agujeros negros. Pero nadie ha podido averiguarlo hasta ahora.
Es bien sabido que las leyes de la física no pueden operar en la parte central de un agujero negro. También se ha demostrado el hecho de que la curvatura del espacio exterior tiende al infinito.
Actualmente, la hipótesis mejor fundamentada es la localización de una singularidad en medio de un agujero negro.
¿Cuál es la estructura estructural de un agujero negro?
El horizonte de sucesos es un límite especial, al cruzarlo cualquier objeto se encontrará en el campo gravitacional.
La singularidad es un relleno interno especial de un agujero negro. Los científicos aún no han podido determinar en qué consiste. Lo único que se descubrió fue la presencia de una distorsión del espacio y el tiempo en su interior, así como la ausencia del funcionamiento de las leyes físicas.
Cuando un agujero negro gira, se forma una ergosfera en la zona cercana al horizonte de sucesos. Los objetos espaciales del interior se mueven en la misma dirección que él.
En este caso, se observa una fuerza de atracción insignificante. Pero es insuficiente para la posibilidad de llevar estas materias a la región de la singularidad. Por esta razón, los objetos circundantes abandonan libremente el espacio de la ergosfera.
Cuanto mayor es el peso del agujero negro, menor es su densidad. Este factor se explica por el hecho de que a medida que aumenta el peso de este objeto, aumenta correspondientemente el volumen de su espacio.
¿Qué tipos de agujeros negros existen?
Durante la exploración espacial, los astronautas pudieron identificar varios tipos de agujeros negros. Cada uno de ellos tiene sus propios rasgos y propiedades característicos.
Agujeros negros de masa estelar
Este tipo de agujero negro se forma debido a la quema de energía combustible en las estrellas. Si los procesos termonucleares se detienen dentro de estos cuerpos celestes, se enfrían y se contraen debido a la poderosa gravedad.
Cuando este proceso se detiene en cualquier etapa, los agujeros negros se transforman en estrellas de neutrones. Con tales acciones continuas, las estrellas se transforman en agujeros negros a través de fuerzas gravitacionales.
Agujeros negros supermasivos
Estos agujeros negros se distinguen por su enorme masa y sus grandes dimensiones. Además, anteriormente se suponía que sus parámetros eran mucho más pequeños.
Por ejemplo, según la primera versión, la masa del agujero negro M87, situado en la parte central de la galaxia, era de 3 mil millones de masas del sistema solar. Sin embargo, tras un examen más detenido, se descubrió que esta cifra es mucho mayor.
Para poder hacer girar cuerpos estelares en la inmensidad del espacio, un agujero negro debe tener una masa específica de 6.500 millones de masas del sistema solar.
Los científicos pudieron descubrir que los enormes agujeros negros se encuentran principalmente en la zona central de la galaxia y sirven como núcleo.
Agujeros negros primordiales
La presencia de estos objetos cósmicos en el espacio del Universo es un hecho no probado hoy en día. Existe una versión de que este tipo de agujeros negros se formaron en la etapa del nacimiento de la galaxia en materia superdensa de campos gravitacionales, con sus fuertes vibraciones y debido a una violación de la homogeneidad.
Si asumimos la existencia real de los agujeros negros primordiales, lo más probable es que tengan un peso insignificante, menor que la masa del Sol.
Agujeros negros cuánticos
Estos objetos espaciales sólo pudieron formarse debido a reacciones nucleares, acompañadas de la liberación de una enorme cantidad de energía, aproximadamente más de 10^26 eV. Pero hoy la humanidad aún no ha podido superar esta cifra. Por esta razón, los agujeros negros cuánticos existen sólo en la versión teórica de los científicos.
Existe la hipótesis de que estos fenómenos pueden formarse durante la colisión de elementos protónicos, como resultado de lo cual se liberará una gran cantidad de energía y se formará un maximón, formado por partículas del tipo más simple.
Cuando durante este proceso se observa un alto nivel de liberación de pEe, debido a ello se formará un objeto llamado “agujero negro” con un radio de aproximadamente 10^-35 m y un peso de 10^-5 g. Maximon pertenece a la categoría de partículas elementales con la masa máxima.
¿Cuántos agujeros negros hay en la Galaxia?
El proceso de detección de agujeros negros es muy complejo. Implica la observación a largo plazo de la galaxia y el espacio para recopilar la mayor cantidad de información y datos posible.
Además, un número importante de agujeros negros pasan desapercibidos hasta que empiezan a absorber materia situada en el espacio circundante.
En la zona de la Vía Láctea se pudo registrar la presencia de unos 10 de estos objetos. Son monitoreados constantemente. Pero en la inmensidad de este espacio galáctico puede haber una gran cantidad de agujeros negros de tamaños completamente diferentes, desde pequeños hasta supergrandes.
Hay aproximadamente 400 millones de estrellas dentro de la Vía Láctea, las cuales tienen una gran masa como para transformarse en agujeros negros.
En 2005, los astronautas descubrieron un cuerpo heterogéneo que se movía lentamente alrededor de la parte central de la galaxia. Los datos obtenidos de estos estudios indican la presencia de al menos 20.000 agujeros negros en esta zona de la Vía Láctea.
Recientemente, científicos japoneses descubrieron un extraño objeto espacial ubicado cerca del agujero negro “Sagitario A”, con una gravedad específica de 100.000 masas solares y un diámetro de 0,3 años luz. Este cuerpo celeste también puede resultar ser un agujero negro.
¿Cuál es el agujero negro más grande?
Este cuerpo celeste se encuentra a una distancia de 12 mil millones de años luz del Sol. Su masa es igual a 40 mil millones de masas solares y su diámetro es de aproximadamente 0,025 años luz. La edad de este agujero negro es de unos 12 mil millones de años, lo que significa su formación 1,5 mil millones de años después de la formación de la Galaxia.
Después de estudiar este objeto en detalle, los científicos concluyeron que su recurso potencial es suficiente hasta que la era de los agujeros negros desaparezca por completo. Además, puede ser el último fenómeno de este tipo en el espacio exterior.
En este caso se supone una de las etapas del desarrollo de la Galaxia, durante la cual puede producirse un escenario de extinción de casi todas las estrellas del Universo y la transformación de muchas de ellas en agujeros negros.
¿Con qué propósito se estudian los agujeros negros y cuántos de ellos se han descubierto?
Los astrónomos de todo el mundo estudian los agujeros negros para determinar muchas características importantes del Universo. Estos cuerpos celestes suelen servir como núcleos galácticos. Además, estos objetos sirven para rotarlos.
Cuando los agujeros negros chocan entre sí, se generan determinadas ondas gravitacionales.
El espacio interno de estos objetos también es de gran interés para los científicos, ya que no obedecen completamente a las leyes físicas generalmente aceptadas. El estudio de los agujeros negros ayuda a determinar las características fundamentales de la estructura del espacio exterior.
Actualmente, los científicos han podido descubrir y estudiar en detalle hasta 20 objetos celestes con propiedades similares.
Sin embargo, los datos obtenidos no son del todo suficientes para aportar argumentos probatorios para categorizarlos como agujeros negros.
¿Qué puede pasar cuando caes en un agujero negro?
Cuando una persona supuestamente se encuentra dentro de un agujero negro, él, como cualquier objeto, estará sujeto a la influencia de un poderoso campo gravitacional.
En tal espacio, los objetos comienzan a aplanarse y estirarse hasta dividirse en átomos y fusionarse con una singularidad.
En muchos libros y películas de ciencia ficción, los agujeros negros se utilizan como portales especiales del tiempo. Pero en realidad, a través de ellos es imposible entrar en otra dimensión o zona espacial.
¿Los agujeros negros chocan entre sí?
Si dos estrellas ubicadas a poca distancia entre sí se transforman en agujeros negros, en este caso pueden chocar al acercarse.
Este fenómeno también puede ocurrir debido a la fusión de galaxias. Durante este proceso, ambos agujeros negros, formados por un gran número de estrellas, tienen una alta probabilidad de encontrarse cerca uno del otro y posteriormente colisionar.
Sin embargo, este factor no se observa con tanta frecuencia: aproximadamente una vez cada dos mil millones de años.
Cuando los agujeros negros chocan, se produce una etapa gradual de fusión que dura unos veinte años, durante la cual los agujeros negros se convierten en uno solo. En ellos también se dan mezclas y singularidades.
En principio, a través de la colisión de estos cuerpos celestes en el espacio se forma un agujero negro de enormes dimensiones.
¿Existe amenaza de destrucción del Universo cuando los agujeros negros despierten?
La característica principal de los agujeros negros es la ausencia de manifestaciones. Es bien sabido que tales objetos sólo pueden detectarse por los signos de su absorción de sustancias cósmicas que, al desaparecer en sus profundidades, comienzan a emitir poderosas ondas de luz. Gracias a esta luz, es posible detectar agujeros negros en la etapa de absorción de diversas materias celestes.
Los agujeros negros «dormidos» sólo se detectan al encontrar estrellas compañeras cerca de ellos. Este método clásico para detectar objetos tan invisibles se utiliza desde hace décadas.
Recientemente, los astrónomos que utilizaron el telescopio espacial Gaia detectaron dos agujeros negros cerca del sistema solar. Uno de ellos estaba situado a una distancia de 3800 años luz del Sol, y el otro a 1560 años luz.
El telescopio pudo registrar su cierto balanceo, que se producía debido a los discretos agujeros negros cercanos.
Ambos agujeros negros descubiertos son bastante grandes, aproximadamente 10 veces más grandes que el sistema solar. Están muy cerca de la Tierra. Se trata de objetos espaciales terriblemente enormes. Mucha gente se pregunta: ¿representan un peligro para el Universo?
Los expertos responden afirmativamente a esta pregunta. El principal rasgo característico de un agujero negro es la capacidad de absorber todos los objetos que no pueden resistir sus fuerzas gravitacionales de atracción. Cualquier materia que cae en un agujero negro desaparece en su espacio para siempre.
Por tanto, podemos concluir que los agujeros negros, por supuesto, son peligrosos para el Universo, independientemente de su tamaño, gigante o pequeño.
