AGUJEROS NEGROS: MITOS Y VERDADES

IIME EDITORIAL 27 abril, 2022 Científico 0

Escrito por: PABLO HORACIO GORIANZ FERRUFINO

AGUJEROS NEGROS: MITOS Y VERDADES

RESUMEN

Objetivo: Conocer a uno de los entes o fenómenos más intrigantes, sorprendentes, pero a su vez también escalofriantes del universo, también se va a explicar cómo es que surgió el estudio de estos fenómenos, cómo funcionan y cómo se los puede detectar para ser estudiados, además del extraño fenómeno conocido como “Singularidad” que ocurre dentro del agujero negro.

Resultados: Se consigue información en base a investigaciones previas y publicaciones, documentales de TV, internet, con el enfoque de obtener la mayor cantidad de información respecto a lo que son los agujeros negros y sobre todo en lo que se refiere a la singularidad.

Conclusiones: Finalmente se tiene por conclusión que la información en cuestión respecto a los agujeros negros es que están entre lo que son los mitos y las verdades, ya que el tema de los agujeros negros y en específico de la singularidad aún sigue siendo tema de discusión para los científicos, ya que la singularidad es el lugar donde ninguna ley de la física y de las matemáticas dejan de funcionar.

Palabras Clave: Relatividad, Compresión, Densidad, Materia, Supernova, Gravedad, Acreción, Cuásar, Singularidad, Espaguetización.

ABSTRACT

Objective: To get to know one of the most intriguing, surprising, but also chilling entities or phenomena in the universe, it will also explain how the study of these phenomena arose, how they work and how they can be detected in order to be studied, in addition to the strange phenomenon known as «Singularity» that occurs inside the black hole.

Results: Information is obtained based on previous research and publications, TV documentaries, internet, with the focus of obtaining the greatest amount of information regarding what black holes are and especially in regard to singularity.

Conclusions: Finally, it is concluded that the information in question regarding black holes, being the same between what are the myths and the truths, since the subject of black holes and specifically of the singularity is still a subject of discussion for scientists, since the singularity is the place where no laws of physics and mathematics stop working.

Keywords: Relativity, Compression, Density, Matter, Supernova, Gravity, Accretion, Quasar, Singularity, Spaghettification.

INTRODUCCIÓN

Todo empieza en el año 1915, cuando Albert Einstein publicó su revolucionaria “Teoría de la Relatividad General” en la cual se postula que el espacio y el tiempo pueden unificarse para formar un solo concepto, el “Espacio-Tiempo”, donde objetos con masa pueden deformar el espacio-tiempo provocando la modificación de trayectorias de otros objetos.

Unos meses después, a partir de esta teoría de la Relatividad, el físico alemán Karl Schwarzschild calculó que todo tipo de material se podría convertir en un agujero negro si se comprime lo suficiente hasta que tenga una densidad increíblemente alta. El problema radica en que el material va a resistirse a ser comprimido, mientras más sea la presión que se ejerza mayor será la resistencia. Es necesario un evento demasiado poderoso para que exista suficiente energía para comprimir la materia hasta un volumen tan pequeño y tan denso que produzca un agujero negro, un ejemplo de este evento es una “Supernova”, evento en el cual una estrella masiva (unas 30 veces más grande que el Sol) muere explotando en el proceso y luego colapsando sobre si misma hasta comprimirse lo suficiente para formar un agujero negro,

En el año 1967, Stephen Hawking y Roger Penrose han demostrado que los agujeros negros son soluciones a las ecuaciones postuladas por Einstein, probando matemáticamente que los agujeros negros son inevitables a partir del colapso.

No fue sino hasta el año 2019 que se ha logrado por primera vez captar en imagen por fotografía un agujero negro supermasivo, ubicado en el centro de la galaxia-M87.

CONCEPTOS

2.1 Definición

Pero, ¿qué son estos enigmáticos sucesos llamados agujeros negros? Son objetos de los más fascinantes del universo, pero también son los más misteriosos.

Un agujero negro es una región del espacio donde la fuerza de gravedad es tan fuerte que ningún tipo de partícula, materia o incluso la luz puede escapar. Tiene una frontera delimitada, la cual se llama “Horizonte de Eventos”, es el límite de los sucesos que podemos percibir donde se separa el universo del agujero negro. Para nosotros, más allá del horizonte solo hay oscuridad, es decir, que desconocemos el destino final de algo que haya cruzado esa frontera, un punto sin retorno y el radio de este Horizonte de Eventos es llamado el radio de Schwarzschild.

2.2 Tipos y Formación

Según la teoría científica existen varios tipos de agujeros negros, siendo los Agujeros Negros Estelares y los Agujeros Negros Supermasivos los más habituales. Los Estelares se forman a causa de las Supernovas y éstas se reparten por todo el universo, incluso podría haber miles en la Vía Láctea. Los Supermasivos en comparación son gigantescos y son miles de millones de veces más masivos que el Sol y sólo podemos suponer cómo se forman, pero lo que si sabemos es que éstas se encuentran en el centro de casi todas las galaxias grandes incluyendo la nuestra.

2.3 Detección

¿Cómo se los puede detectar? Al ser estos fenómenos de color negro y el universo a su vez del mismo color es difícil ubicarlos, pero existen dos maneras principales en las que se los puede detectar y estudiar. Una es observar su efecto en la materia cercana, es decir, que a su alrededor existen un Disco de Acreción, que es un disco de partículas formadas cuando los gases y el polvo caen al agujero negro y los Cuásares, que son chorros de partículas que se emiten de agujeros negros supermasivos. La otra manera es detectar las ondas gravitacionales que producen al nacer o al colisionar con otro agujero negro.

2.4 Singularidad

Cuando un objeto cruza el Horizonte de Eventos, éste cae en un fenómeno de lo más extraño, llamado singularidad del agujero negro, un punto infinitamente denso e infinitamente pequeño, un lugar donde las ecuaciones de Einstein no tienen sentido y también ya no se aplican las leyes de la física y las leyes de la matemática. Otros estudios indican que la singularidad es un momento en el tiempo donde todo el volumen interno colapsa completamente sobre un objeto.

Lo que se indica también en este punto es que ocurre el fenómeno llamado “espaguetización”, es decir, en la singularidad el objeto es sometido a estiramiento vertical y compresión lateral pasando de un estado macroscópico a uno cuántico.

RESULTADOS

Según los estudios realizados por los científicos, Sagitario A, el agujero negro supermasivo en el centro de la vía Láctea tiene una masa de casi 4 millones de soles y un diámetro de casi la distancia existente entre la Tierra y el Sol.

Muchas estrellas, al momento de extinguirse acaban siendo las llamadas “enanas blancas” o “estrellas de neutrones”, pero las estrellas que al momento de morir generalmente se convierten en agujeros negros son aquellas que eran al menos entre 10 y 15 veces el tamaño del Sol.

El agujero negro, al tener también su campo gravitacional, puede actuar de la misma manera que el Sol, haciendo girar en su órbita a varios planetas, siempre y cuando el agujero negro tenga la misma masa que el Sol.

DISCUSIÓN

Todo lo que se refiere a este tema de los agujeros negros especialmente de la singularidad sigue en constante discusión por los científicos comenzando por el hecho de que el principal impulsor de la Teoría de la Relatividad, Albert Einstein, decía que era imposible que exista algo así.

Pero tras constantes estudios se llegó a resolver las ecuaciones de Einstein y dar como solución a esas ecuaciones a los agujeros negros.

Roger Penrose ganó el premio Nobel de Física el año 2020 a los 89 años de edad, por el descubrimiento de que los agujeros negros en especial la singularidad era inevitable.

Pero también hay que recalcar que aún con la aceptación de la comunidad científica sobre la existencia de los agujeros negros y singularidades, también se debe aceptar el hecho de que no todos los misterios e incógnitas que encierran este asunto están resueltos.

También se discute bastante el tema de singularidad, algunos científicos afirman que se trata de un momento del tiempo donde todo el volumen interno colapsa y se queda en prácticamente nada más que densidad infinitamente alta, otros afirman que es un punto donde el tiempo se detiene.

CONCLUSIONES

Los agujeros negros han tenido gran impacto en la imaginación del público dado que se usa mucho el concepto netamente teórico de los agujeros de gusano (túneles a través del espacio) para realizar viajes a través del espacio-tiempo, situación que no ha sido probada.

Se pueden detectar agujeros negros debido a ciertas acciones que suceden mientras el agujero negro está activo, una mediante el Disco de Acreción junto a los Cuásares y el otro debido a las ondas gravitacionales que estos producen.

En la singularidad, la distorsión del espacio-tiempo es infinita, aquí el tiempo se detiene y la materia se alarga tanto que ni siquiera los núcleos atómicos pueden sobrevivir, aquí el tiempo y el espacio dejan de existir y es en este punto donde las leyes de la física y las leyes de la relatividad no existen.