El Universo (VI): Agujeros Negros, Depredadores Espaciales

Los agujeros negros son uno de los cuerpos celestes más conocidos y a la vez más desconocidos por la gente en general. Esto es consecuencia de que hablar de agujeros negros es hablar de relatividad general y mecánica cuántica. Sin embargo eso no ha evitado que muchos de nosotros nos hayamos creado la imagen mental de un voraz depredador que navega por el universo devorando cualquier cosa que se cruce en su camino, que aunque no es desacertada, esconde una realidad mucho más profunda.

Un agujero negro es una región del espacio de la que nada, ni siquiera la luz, puede escapar, consecuencia de una deformación en el espacio-tiempo producida por una masa muy elevada concentrada en una espacio muy pequeño.  Aunque la idea de agujero negro surgió antes que el concepto matemático y físico, no fue hasta después de que Einstein desarrollara su teoría de la relatividad general que éste cobró verdadero sentido en el ámbito ciéntifico.

Un agujero negro no es más que una solución de las ecuaciones de campo de Einstein, que describen la interacción gravitatoria como consecuencia de una curvatura del espacio tiempo, la cual se la debemos a Karl Schwarzschild. A efectos teóricos, si nos encontramos fuera del horizonte de sucesos, del que hablaremos más adelante, su comportamiento gravitatorio es indistinguible del de un cuerpo de forma esférica que tuviera la misma masa. Y es que, a pesar de la imagen mental que probablemente tengamos todos en la cabeza, un agujero negro es un cuerpo aproximadamente esférico, como lo son los planetas, y un disco plano. Durante muchos años la opinión predominante entre los ciéntificos es que estos entes puramente teóricos no podían existir en la realidad, hasta que se encontraron los primeros indicios de ellos a partir de la segunda mitad del siglo XX.

Todas las cosas en este universo tiene un origen, ya sea conocido o desconocido, y los agujeros no podían ser menos. Su existencia se la debemos, como no podía ser de otra forma, a la fuerza predominante en el universo, la gravedad. Ya hablamos en anteriores entregas de cómo la vida y la muerte de las estrellas era una constante lucha contra esta fuerza omnipresente y de cómo  conseguían siempre sobreponerse a ella. Sin embargo los agujeros negros nos narran la historia de una victoria ansiada durante millones de años, en la que la gravedad por fin consigue imponerse sobre cualquier impedimento.

Recordaréis que las estrellas de gran masa, tras su muerte en forma de supernova, acaban reducidas a una pequeña pelota llamada estrella de neutrones. De modo parecido a como ocurria con las enanas blancas, lo único que evita que éstas estrellas no colapsen por efecto de la gravedad es la presión de degeneración de neutrones. Cuando la masa de la estrella de neutrones supera el límite de 3-4 masas solares,  incluso esta presión es incapaz de evitar el colapso, la estrella se contrae hasta convertirse en una agujero negro. Este límite puede ser rebasado bien porque la estrella original era muy pesada o bien por acreción de materia hacia la estrella de neutrones. Este tipo de agujeros negros son denominados de masa estelar por razones obvias.

Sin embargo no son ni mucho menos el único tipo que se puede encontrar. Los llamados agujeros negros supermasivos habitan en el centro de la mayoría de las galaxias, incluida la nuestra, y tienen de cientos de miles hasta miles de millones de masas solares. Aunque no lo hallamos mencionado, cabe destacar que el radio de un agujero negro está directamente relacionado con su masa. Es por esta razón por la que los agujeros negros supermasivos tienen unas dimensiones colosales, de varios millones de kilómetros de radio.

Aunque puedan resultar pavorosos, estos gigantes ya saciaron en gran medida su apetito hace millones de años, a diferencia de sus compañeros de masa estelar. Esa es la razón de que se formen densos discos de materia alrededor del centro de las galaxias que condensan gran parte de los gases que las conforman, siendo por lo tanto lugares con una gran actividad de creación estelar.  Se cree que la formación de estos agujeros tuvo lugar a partir de otros de masa estelar que se fueron alimentando de otros cuerpos estelares, ganando de esta forma masa y aumento su tamaño. Otra teoría, aunque mucho menos probable, es que provengan de una estrella supermasiva, de cientos de veces la masa solar.

Por último hablaremos de los micro agujeros negros. Probablemente hayáis oído hablar de ellos en relacion con el LHC, quizá con otros nombres como terroristas cósmicos o destructores de planetas (nótese la ironía). Y es que a estos pobres parias del universo se les calificó como posibles candidatos a destruir la Tierra tras haber sido generados en una de las colisiones que se llevarán a cabo en el colisionador. Hablar de ellos es dejar el ámbito de la relatividad general y pasar al de la mecánica cuántica. Dos son los dos posibles orígenes de estos pequeños: una de ellas es que pudieron ser creados en los primeros instantes de vida del universo, cuando la densidad era lo suficientemente alta; la otra opción, compatible con la primera, es que se pueden crear en reacciones de alta energía, como pueden ser la de los rayos cósmicos golpeando contra la atmósfera, o las propias colisiones en el LHC.

Por suerte Stephen Hawking vino al rescate de la Tierra, postulando que, debido a efectos cúanticos, estos agujeros negros de dimensiones microscópicas se “evaporarían” emitiendo partículas y radiación gamma en el proceso, lo que se conoce como radiación de Hawking. Esta es la razón por la que, en el hipotético caso de que se creará un micro agujero negro en una colisión en el LHC, se evaporaría casi instantáneamente, impidiendo que tuviera efecto alguno sobre su entorno. También es este el motivo del lanzamiento del GLAST o Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi destinado a detectar los estallidos de radiación gamma que se producen al término de la vida de un agujero negro por la evaporación de éste.

En el siguiente artículo estudiaremos la “anatomía” de un agujero negro y otros detalles acerca de ellos.

Anuncios

~ por Kleiser en 6 mayo, 2010.

4 comentarios to “El Universo (VI): Agujeros Negros, Depredadores Espaciales”

  1. Interesante artículo, espero con ganas el siguiente! La verdad es que los agujeros negros se han ganado fama de ser unos verdaderos depredadores, de ahí el infundado temor que surgió (y sigue surgiendo) con los experimentos del LHC.

    Es curioso que todavía mantengan ese nombre, ¿los “”agujeros”” negros no tienen un nombre distinto entre los científicos? Es lógico que al verlo por primera vez se piense que es como un agujero, pero si ya se ha demostrado que es mas bien una esfera, no le veo sentido a que se mantenga el nombre, al menos en el ámbito científico.

    PD: Si me lo permites, voy a hacerte una recomendación para futuros artículos. Me parecería muy interesante que hablaras sobre la mecánica cuántica, un tema complejo donde los haya, pero realmente interesante. Me gustaría mucho ver algunas de tus opiniones y explicaciones del tema.

    • Bueno para los cientificos “agujero” no tiene porque significar necesariamente que sea en dos dimensiones. Un agujero en un espacio de 3 dimensiones puede ser un hueco esférico.

      La mecanica cuantica es un tema muy peliagudo, como la relatividad, en el que es facil meter la pata si no se tiene conocimiento de lo que se habla. Hasta el año que viene no empiezo a dar mecanica cuantica, aunque vere a ver lo que puedo hacer.

      Por cierto, necesito ideas para hacer una serie de articulo sobre “el porqué de las cosas”. Basicamente es que propongais preguntas sobre cosas que veis en el dia a dia, pero que no sabeis porque ocurren. Un ejemplo podria ser el arcoiris, pero supongo que tendreis mucha. Intentare dar respuesta a todas las que me hagais 🙂

      • Yo me apunto a darte unas cuantas recomendaciones para la nueva serie, supongo que alguna te parecerá interesante (he de reconocer que algunas de las preguntas que voy a proponer no las acabo de comprender del todo bien, otras sí, pero me vendría bien una explicación más detallada):

        – ¿Qué son los hadrones y los leptones? 😉

        – ¿Por qué tenemos agujetas después de un gran ejercicio físico?

        – ¿Por qué se dice que la materia no puede alcanzar la velocidad de la luz e ir más deprisa que ella?

        – ¿Por qué no existe una vacuna contra el resfriado? ¿Se está trabajando en una?

      • Bueno realmente me referia a cosas que tuviera que con la fisica, como por ejemplo la de porque la materia no puede ir a la velocidad de la luz, y en particular con cosas que vemos en el dia a dia (otro ejemplo puede ser porque los microondas tiene esa rejilla en la puerta…mira me estoy dando ideas a mi msmo xD) pero igual es mejor abrir un turno de preguntas libre, asi tendre más tema 😀

        Gracias por colaborar con el blog Cendrero.

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

Conectando a %s

 
A %d blogueros les gusta esto: