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 Agujeros Negros – Singularidades Sorprendentes

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LaBaracA
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MensajeTema: Agujeros Negros – Singularidades Sorprendentes   Vie 04 Sep 2009, 05:02

Agujeros Negros – Singularidades Sorprendentes



Foto: Imagen simulada de como se vería un agujero negro con una masa de diez soles, a una distancia de 600 kilómetros, con la vía láctea al fondo | Physikdidaktik Ute Kraus, Universität Hildesheim, Tempolimit Lichtgeschwindigkeit

Los astrónomos llegan a afirmar que en el universo pueden existir más agujeros negros que estrellas, es una afirmación difícil de comprobar a día de hoy dadas las dificultades que presenta su detección, detección por otra parte nunca de visualización directa…, pero antes que nada hay que saber: ¿Qué es un Agujero Negro?

Imaginemos una sábana agarrada por los extremos, de forma que quede tensa, ahora depositamos una bola de petanca en la misma…¿Qué ha ocurrido?, bueno lo primero que vemos es que la sábana se ha curvado alrededor de la bola de petanca, algo parecido es lo que sucede según la teoría de la relatividad general, con una estrella como bola de petanca y el universo como sábana. Los objetos masivos curvan el universo, a mayor masa mayor curvatura hasta que se llega a una masa tan brutal que el espacio se rompe, se produce un agujero, esta singularidad como más adecuadamente se denomina, pone en contacto a nuestro universo con….NO LO SABEMOS y nunca podremos saberlo ya veremos más adelante…Las leyes de la física tal como se conocen hoy en día, incluidas las de la relatividad general, no tienen validez en los agujeros negros.



Foto: Imagen simulada la recreación de un agujero negro con las líneas gravitatorias representadas | Vía Astrodomi

Según la teoría de la relatividad general de Albert Einstein, la gravedad no es realmente una fuerza entre objetos, sino que es una distorsión del espacio en sí, por tanto podemos afirmar que tan enorme curvatura, o gravedad, afecta también a los rayos de luz.

La velocidad necesaria para escapar de la atracción gravitatoria de un cuerpo es proporcional a su masa: a mayor masa, mayor velocidad. En las inmediaciones de los agujeros negros la gravedad es tan alta, que la velocidad de escape se hace mayor que la de la luz, ni siquiera la luz puede escapar y es engullida, de ahí que no se puedan detectar, son invisibles, negros.

Con lo que sabemos hasta ahora ya se puede definir la región del agujero negro que es conocida como horizonte de sucesos, y que es una superficie imaginaria de forma esférica que rodea al agujero negro, en la cual la velocidad de escape necesaria para alejarse del mismo coincide con la velocidad de la luz. Por ello, ninguna cosa dentro de él, incluyendo los fotones, puede escapar debido a la atracción de un campo gravitatorio extremadamente intenso.

Las partículas del exterior que caen dentro de esta región nunca vuelven a salir, ya que para hacerlo necesitarían una velocidad de escape superior a la de la luz y, hasta el momento, la teoría indica que nada puede alcanzarla.

El sistema formado por la singularidad y el horizonte de sucesos se denomina agujero negro.

Nuestro universo se encuentra, por tanto, aislado del interior de los agujeros negros presentes en nuestro mundo.
Según la conjetura de la censura cósmica de Roger Penrose, toda singularidad debe tener un horizonte de sucesos, o dicho de otra manera, no hay singularidades “desnudas”, nada nos impide observar de cerca la singularidad, pero hacerlo será dejar por siempre nuestro universo, se puede llegar hasta ella, pero nunca podremos volver y contar que vimos.



Foto: El núcleo de la galaxia elíptica gigante M87, donde hay evidencia de un agujero negro supermasivo. También se observa un potente chorro (jet) de materia eyectada por los poderosos campos magnéticos generados por éste| Telescopio espacial Hubble

Nota:

Cygnus X-1 es el nombre que se le dio a una fuente de rayos X en la constelación Cygnus, descubierta en 1962 con un primitivo telescopio de rayos X que se envió a bordo de un cohete. Para 1971, la localización de la fuente de rayos X en el cielo se había medido con mayor precisión, usando observaciones de cohete y satélite. Un avance fundamental se dio en marzo de 1971, cuando una nueva fuente de ondas de radio se descubrió en

Cygnus, cerca de la posición de la fuente de rayos X. La señal de radio variaba exactamente al mismo tiempo que la intensidad de rayos X, una fuerte evidencia de que la fuente de radio y la de rayos X eran el mismo objeto. Una estrella débil llamada HDE 226868 aparece en la posición de esta fuente de radio. Los astrónomos que estudiaban la luz de HDE 226868 habían encontrado dos hechos importantes: (1) HDE 226868 es una estrella supergigante azul -- una estrella normal, masiva, cerca del final de su vida; y (2) la estrella gira alrededor de otro objeto masivo en una órbita con período de 5.6 días. Conociendo la fuerza necesaria para mantener a HDE 226868 en órbita, se puede calcular la masa de la compañera, la cual es de cerca de 10 masas solares. Pero no hay signos de luz visible de ella y algo en el objeto produce rayos X.

La explicación o "modelo" que mejor se ajusta a estos hechos es que la compañera es un agujero negro de cerca de 10 masas solares, el cadáver de una estrella masiva que alguna vez fue la compañera de HDE 226868. Los rayos X son producidos conforme el gas de la atmósfera de la supergigante azul cae hacia el objeto colapsado y se calienta. El objeto colapsado no puede ser una enana blanca o una estrella de neutrones, porque estos objetos no pueden tener masas mayores de 1.44 y 3 masas solares, respectivamente. Nunca podremos "probar" esta teoría de Cygnus X-1 "viendo" el agujero negro, pero la evidencia circunstancial es fuerte. Otros tres objetos: LMC X-3 en la Nube Mayor de Magallanes, y A0620-00 y V404 Cygni en nuestra galaxia, también se cree que tienen agujeros negros como una de sus componentes.



Foto: Representación artística del sistema de Cygnus X-1|NASAy ESA.

Fuente:

Investigación y Ciencia – Agujeros Negros Supermasivos - Sep.2009
Agujero Negro
Astrodomi

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Última edición por LaBaracA el Sáb 05 Sep 2009, 18:22, editado 1 vez
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MensajeTema: Re: Agujeros Negros – Singularidades Sorprendentes   Vie 04 Sep 2009, 05:26

Muy buen artículo LBC, solo acerte una puntualización:

LaBaracA escribió:

La velocidad necesaria para escapar de la atracción gravitatoria de un cuerpo es proporcional a su masa: a mayor masa, mayor velocidad. En las inmediaciones de los agujeros negros la gravedad es tan alta, que la velocidad de escape se hace mayor que la de la luz, ni siquiera la luz puede escapar y es engullida, de ahí que no se puedan detectar, son invisibles, negros.

Ésto es aproximado pero no cierto. No es proporcional a la masa, sino a la masa y el radio. Dicho de otro modo, a misma masa y menor radio, o mismo radio y más masa, mayor velocidad de escape. Es decir, dos objetos con la misma masa, tendrá mayor velocidad de escape el que tenga menor radio. Y dos objetos con el mismo radio, tendrá una velocidad de escape mayor el que tenga más masa. Si tienes misma masa y mismo radio, evidentemente, tendrá la misma velocidad de escape.

Dicho de otro modo, dada cualquier masa, incluido un teléfono móvil o una calculadora, tiene un radio "límite" a partir del cual la velocidad de escape se hace igual a la velocidad de la luz. Si se comprime el objeto a un más, la velocidad de la luz se hace inferior a la velocidad de escape. Como la luz es la portadora de información, de un agujero negro no se puede conseguir información, pues la luz no tiene velocidad suficiente para escapar de él.

A éste radio límite, dependiente de cada objeto (realmente de cada masa), se le llama Radio de Schwarzschild, cuya fórmula es:

rs = 2GM / c²

rs es el Radio de Schwarzschild, G la constante de gravitación universal, M la masa del objeto, y c² la velocidad de la luz. Se observa como en la fórmula viene presente tanto la masa como el radio. Si tienes una masa constante (una calculadora) aplicas la fórmula y obtienes su Radio de Schwarzschild. Luego comprimes la calculadora hasta que su radio sea menor que rs. En ése momento habrás convertido tu calculadora en un agujero negro.

Saludos.
Peregring-lk
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MensajeTema: Re: Agujeros Negros – Singularidades Sorprendentes   Vie 04 Sep 2009, 23:20

A que intereseante Pere no lo sabía, ahora con tu permiso voy a convertirme en un agujero negro y luego os cuento más cosas jajajajaj...

G = 6,674x10^-11 (m^3/kg^2)
M = 75 kg que son los que peso
C = 299.792.458 m/s

rs = 2GM / c² = 2 x 6,674x10^-11 x 75 / (299.792.458) = 1,11x10^-25 m es decir un radio de o,11 yoctometros (un yoctómetro es la unidad de longitud que equivale a una cuatrillonésima parte de un metro segun me acabo de enterar)...

Gracias por el aporte Pere, seguiré con el tema de los agujeros negros, tiene muchos capítulos que contar!

Saludos!

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