Define: Agujeros Negros

Hace nada he dejado un post sobre una paradoja que trata en agujeros negros y no he contado lo que son. Y esto es imperdonable para esta pseudo-divulgación en los pseudo-posts de pseudo-ciencia que hago.

Mil pseudo-disculpas.

¿Qué es un agujero negro?
Respuesta corta: no se sabe
Respuesta larga: no se sabe, pero...

Realmente no se sabe qué es un agujero negro pero si sabemos algunas cosas como que:

- Es el resultado de comprimir una masa en un radio muy pequeño. Se crea una fuerza gravitacional (recordemos, gravedad y masa se entienden) tan grande que NADA, ABSOLUTAMENTE NADA escapa a su superficie. No puede escapar ni la materia ni ningún tipo de radiación. Por eso son absolutamente negros*

- La zona circundante del agujero negro se llama horizonte de eventos. Esta zona es en la que la velocidad de escape (la velocidad que tiene que alcanzar un cuerpo para separarse del campo gravitatorio de otro) es superior a la velocidad de la luz**, por lo que para escapar de su interior se necesita una energía infinita (imposibilísimo, por mucha publicidad que tenga Duracell o Powerade...). Esto se explica con la teoría de la relatividad, que dice que la enorme gravedad curva el espacio tiempo en torno al agujero negro, de forma más pronunciada tanto en cuanto más cerca estemos de él.

- Los agujeros negros son descritos en 1916 como consecuencia de la Teoría de la Relatividad General de Albert Einstein, en la que habla de lo que sucedería en el entorno de un objeto de gran masa en un espacio muy pequeño. Lo que pasa es que todas las direcciones del espacio se dirigen hacia el centro del volumen.

- Dentro de un agujero negro las teorías físicas que conocemos NO FUNCIONAN***. Por un lado tenemos la física cuántica (para espacios muy pequeños) y por otro la física relativista (para objetos de gran masa) y un agujero negro auna ambos conceptos. Lo malo es que al intentar aplicar las ecuaciones de ambas teorías se llegan a resultados absurdos (potencias infinitas y absurdos de este tipo), lo que indica que son incompatibles.

- Se supone que en el interior de un agujero negro se forma una 'singularidad'. Una singularidad es un punto del espacio en el que la gravedad es infinita. Esto hace que, según la teoría de Einstein, el espaciotiempo se curve (y se diferencian entre singularidades cónicas y singularidades ). Las mates no funcionan allí, todas las funciones espaciales tienen a infinito, la fisica tampoco funciona, porque las leyes 'habituales' no van bien. Así que ¿qué tiene de especial? Pues que el universo se originó en una singularidad, en contra del pensamiento popular de 'Nunca hubo nada y de repente, estalló'.
Una de las consecuencias de la curvatura del espaciotiempo, aparte de que al crearse un campo gravitatorio tan potente en un espacio tan pequeño que simplemente si cayeras a un bujero negro la diferencia entre el campo de tu cabeza y tus pies haría que te estiraras como un spaguetti, es que el tiempo para el observador que cae dentro se ralentiza hasta detenerse; mientras que para el observador externo sigue igual.

- Curiosidad sobre singularidades: Teoricamente se puede dar lo que se llama una 'singularidad desnuda'. Mexplico, las singularidades al estar rodeadas de horizones de eventos no permiten ver a los observadores desde el exterior cómo son. Y por lo que se cree, en la naturaleza no se dejan ver las singularidades sin más (cosa que nos sería utilísima porque podría ayudar a formular una teoría de gravedad cuántica, es decir a escala atómica. Aún no se sabe cómo funciona la gravedad exactamente y menos a esa escala).
Esta tontería, llamada 'Teoría del Censor Cósmico' podría venirse abajo si se consigue hacer un experimento: se supone que si se aplica una cantidad considerable de corriente eléctrica a una singularidad, se crearán muchos horizontes de eventos que se superpondrán y anularán unos a otros. Eso si solo nos hace falta una corriente similar a la de todos los electrones del sistema solar. ¿Alguien tiene una pila de ese tamaño?

- Ya que no se puede ver 'directamente' un objeto de este tipo lo que 'vemos' es:
a) Gas de una estrella que se dirija a su interior.
ó
b) Distorsión en el campo estelar TRAS el agujero negro.
ó
c) Un chorro de gas ionizado que escapa a su gravedad. Normalmente por las regiones polares. Este gas suele emitir una gran radiación de alto espectro (rayos X y Gamma); por eso se usan este tipo de telescopios para encontrarlos.

- ¿Cómo se forma un agujero negro? Pues se supone**** que cuando una estrella alcanza cierta proporción masa/tamaño su campo gravitatorio es tal que la presión que ejerce el calor de esta (hacia afuera de la estrella) no es suficiente como para soportar la atracción gravitatoria (hacia el interior). Este suceso se conoce como colapso gravitacional. Cuando una estrella llega al final de su ciclo vital y tiene unasss 2,5 veces la masa de nuestro Sol, puede transformarse en uno de estos.

- Bueno... es lo más normal... simplemente se necesita una gran densidad para conseguirlo y en esta época los únicos objetos con tal densidad son las estrellas. Pero al principio del universo, segun la teoría actual de creación del universo (Modelo Estandar), se pudieron crear muchos agujeros negros, a estos objetos (aún por descubrir) se les conoce como 'agujeros negros primordiales'.

- IMPORTANTE: Se 'podrían' generar agujeros negros en colisiones de altas energías. Estos microagujeros negros no han sido detectados en colisiones hasta el momento, y como la teoría no está muy clara (entre cuántica y relativismo... malo, y encima tiene que ver con una masa llamada 'Masa de Planck' cuyo valor no se sabe con certeza)... Pero si es posible que se creen se podrían crear unos cuantos este mismo mes en el Grán Colisionador de Hadrones [Link].

- Parece ser que en corazón de las galaxias existen otro tipo de agujeros negros, llamados supermasivos. Son los responsables de la rotación y cohesión galáctica y como su nombre indica son de una masa inmensa, del orden de millones de masas solares.

- Aunque no es necesario tener una estrella o irse al inicio del universo (ni hablemos de un super acelerador de particulas) para tener un agujero negro, yo que se, por si te van las mascotas que pueden acabar con toda la existencia. Simplemente has de comprimir un objeto de mucha masa (como un planeta) por debajo de un radio llamado Radio de Schwarzschild y ya se colapsa solo. Para daros una idea, el radio de Júpiter sería de 2.2 metros; y el del Sol rondaría los 3 Km.

- Me permito recordar que en 1970 Hawkins y Penrose demostraros que los agujeros negros se crearían en cualquier universo, vamos que no es un suceso antinatural... y esto ha dado carnaza a escritores de ciencia ficción durante muuucho tiempo.

- Curiosidad: Los agujeros negros podrían no respetar la 2º ley de la termodinamica (Lisa, a tu cuarto!!). La 2º ley dice que la entropía (indicador de la cantidad de caos que hay en el universo) siempre tiene que aumentar. Pero si los agujeros negros pueden absorber un objeto y su entropía y convertirlos en 'agujero negro' ¡no aumenta la entropía! Y esto ha dado aún más carnaza a los escritores de Sci-fi... Actualmente esta teoría está en revisión, pues podría conservar la entropía en su interior.


Y para terminar os pongo un cacho del documental basado en el libro del mismo nombre 'El universo elegante' y es presentado por su escritor, el fisico Brian Greene. Explica la mayoría de teorias y conocimientos actuales sobre relativismo, cuántica y teoría de cuerdas en un lenguaje muy sencillo y entendible. Recomendadisimo:













OST de este post:
Blues Brothers - Sweet Home Chicago
The Wallflowers - Everybody out of the Water
John Ottman - X-men Suite
U2 - Original of The Species
















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*[la luz que vemos de los objetos no suele ser suya, simplemente reflejan la luz de otros. También es curioso saber que los colores que vemos de los objetos son los de las longitudes de onda que NO reflejan]

**[y al ser la velocidad de la luz la velocidad más alta que se puede alcanzar en el universo, eso es lo que hace imposible escapar de él]

***[o, como dicen los expertos, se derrumban]

****[si la ciencia se equivoca recapacita e intenta explicar de nuevo, y como estas cosas son suposiciones sus recuerdo: 'Siempre podríamos estar equivocados y el origen del universo se debe a un conejo de energía que orbitaba una patata... y tiempo despues creó a Cher']