Agujeros negros: Centrales de energía del universo

Agujero negro

Las luces más brillantes del universo a menudo proceden de los rincones más negros del espacio.

Los agujeros negros, llamados así debido a que ni siquiera la luz puede escapar de su tirón gravitatorio, sólo pueden detectarse a través de su arrastre sobre la materia. Aunque los propios agujeros negros son invisibles, las regiones que los rodean están gobernadas por potentes campos magnéticos y fuerzas gravitatorias que crean algunas de las radiaciones más luminosas gamás vistas.

Las anomalías súper-brillantes como los rayos cósmicos, chorros de plasma y estallidos de rayos gamma se vierten poco a poco para volar por el universo, y los investigadores apenas están empezando a desentrañar los misterios de cómo surgen.

Infinitamente densos

Los agujeros negros son masas extremadamente densas compactadas en puntos individuales del espacio. En sus centros, toda la materia está compactada en una densidad infinita dentro de un volumen espacial de cero, conocido como singularidad. Allí, el tirón de la gravedad se cree que es infinitamente potente, curvando el espacio-tiempo hasta el infinito.

Aún así, todas las cosas extrañas que suceden en el interior de los agujeros negros, si estás lo suficientemente lejos de ellos, actúan como cualquier otra materia. Esto significa que si el Sol fuese reemplazado por un agujero negro de la misma masa, todos los planetas continuarían orbitando alrededor del mismo igual que siempre, dicen los científicos, aunque la Tierra dejaría de ser habitable debido a la falta de luz solar.

Se cree que los agujeros negros se forman durante la muerte explosiva de estrellas muy masivas. Cuando una estrella agota todo su combustible, implosiona bajo el empuje de la fuerza de la gravedad en una bola cada vez más densa, finalmente reduciéndose a un agujero negro. Mientras tanto, las capas exteriores de la estrella se expulsan en un potente estallido conocido como supernova.

Rayos, estallidos y chorros

Los científicos creen que parte de la energía liberada por la explosión y formación de un agujero negro va a la aceleración de partículas a altas velocidades, creando maravillas conocidas como rayos cósmicos que vuelan por el universo a casi la velocidad de la luz. Detectamos algunas de estas partículas en la Tierra, donde un puñado de ellas pueden golpear y dejar fuera de servicio sistemas electrónicos.

Otra consecuencia de los agujeros negros y supernovas son los cortos destellos de rayos gamma de alta energía conocidos como estallidos de rayos gamma. Se originan en lejanas galaxias y son los objetos más brillantes jamás vistos en el universo. Los estallidos surgen cuando una estrella muy masiva de rotación rápida colapsa en un agujero negro durante una explosión de supernova, y libera un corto e intenso rayo de radiación gamma.

Y los agujeros negros también parecen los culpables de los chorros de gas cargado que vemos en los corazones de las galaxias lejanas. Estas galaxias, llamadas blázars, probablemente tienen agujeros negros supermasivos en sus centros que están curvando el espacio-tiempo de forma extrema. Conforme el gas y el polvo es arrastrado hacia el agujero negro, parte del mismo es expulsado hacia fuera y acelerado por retorcidos campos magnéticos alrededor del agujero negro para lanzarlos en forma de chorros luminosos que pueden verse por todo el universo.

“Estudiamos una batería de mecanismos para extraer la energía de un agujero negro giratorio, y proporcionar una forma convincente de alimentar los chorros en las fuentes de rayos gamma de alta energía”, dijo Govind Menon, profesor de física en la Universidad Troy de Alabama.

Menon recientemente escribió el libro “High Energy Radiation from Black Holes: Gamma Rays, Cosmic Rays, and Neutrinos“, (2009, Princeton University Press) junto al astrofísico Charles Dermer de la División de Ciencias Espaciales del Laboratorio de Investigación Naval. Los dos científicos hablaron sobre el tema en el Simposio Fermi del 4 de noviembre de 2009 en Washington, D.C.

Los investigadores dijeron que es probable que se descubran aún más secretos sobre los agujeros negros gracias a nuevos experimentos como el Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi, el Experimento de Neutrinos IceCube del Polo Sur, los detectores de rayos gamma de terrestres de TeV (1000 GeV), y el Observatorio de Rayos Cósmicos Pierre Auger en Argentina.

“Esta es una década de increíbles descubrimientos científicos en la astronomía de alta energía y física de astropartículas”, comenta Dermer.


Autor: Clara Moskowitz
Fecha Original: 9 de noviembre de 2009
Enlace Original

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Comments (3)

  1. Hazo me impacto estos los agujeros negros, seria genial ver un video como lo absorve las estrellas incluso la tierra.

  2. Siempre resultan interesante las especulaciopnes que involucran a los agujeros negros que nos aportan la “singularidad” de masa “infinita”, y, aunque los físicos no se sienten nada cómodos cuando hablamos de singularidades, parece que, sí están ahí y finalmente no podemos desoir sus mensajes, sino que, por el contrario, estamos obligados a profundizar en ellos para saber.

    Fue el añorado John Archibal Wheeler el que nos enseñó la importancia de la búsqueda para comprender el corazón de un agujero negro. Allá por los años cincuenta planteaba “la cuestión del estado final” de la implosión gravitatoria como un Santo Grial para la Física teórica, uno que nos podría enseñar detalles del “apasionado matrimonio” de la relatividad general con la mecánica cuántica.

    La lucha por comprender el corazón de los agujeros negros podría ser el camino que nos lleve a las leyes completas de la gravedad cuántica, y, quizá, en la naturaleza de lo que denominamos singularidad, podrían estar las respuestas a muchas preguntas que hasta el momento nadie ha sabido responder. Ahí podrían estar muchos de los misterios del Universo que no podemos explicar y que incluso, ignoramos.

    La primera respuesta provisional a la pregunta ¿Qué hay dentro de un agujero negro?, nos llegó mde la mano de J. Robert Oppenheimer y Hartland Snyder en su cálculo clásico de 1939 sobre la implosión de una estrella: Después de crear un horizonte de agujero negro a su alrededor, decían aquellas ecuaciones, la estrella esférica continúa implosionando, inexorablemente, hasta alcanzar densidad infinita y volumen cero, después de lo cual crea y se funde en una singularidad espacio-temporal.

    La singularidad es una región donde -según las leyes de la relatividadgeneral- la curvatura del espacio-tiempo se hace infinitamente grande, y el espacio-tiempo deja de existir. Puesto que la gravedad de marea es una manifestación de la curvatura espacio-temporal, una singularidad es también una región de gravedad de marea infinita, es decir, una región en donde la gravedad ejerce un tirón infinito sobre todos los objetos a lo largo de algunas direcciones y una compresión infinita a lo largo de otras.

    Está claro que el ámbito de las singularidades queda aún, muy alejado de nuestra total comprensión y, aparte de los fenómenos que ahí se puedan producir de emisiones de energías potentes como los rayos cósmicos o gamma, también están presentes otros que, como las ondas gravitacionales que deben ser emitidas muy intensamente en esas regiones donde enormes cantidasdes de materia o curvatura espacio-temporal se desplazan o vibran o mgiran a velocidades próximas a la de la luz. Cualquier cosa puede pasar en ese lugar.

    Siempre ponemos el Big Bang como el mejor ejemplo de singularidad a partir de la cual, puso surgir el Universo que nos acoge, otros ejemplos de ingentes energías están situados en las colisiones de los propios agujeros negros, las pulsaciones de las estrellas de neutrones recien nacidas en los centros de explosiónes de supernova. Puesto que estas regiones de fuerte gravedad están rodeadas caracterísiticamente por espesas capas de materia que absorben las ondas electromagnéticas (pero no absorben las ondas gravitatorias), las regiones con gravedad fuerte no pueden enviarnos ondas electromagnéticas.

    Las ondas electromagnéticas que ven los astrónomos proceden, por el contrario, casi por completo de regiones de gravedad débil y baja velocidad; por ejempolo, las superficies de las estrellas y supernovas.

    Estas diferencias sugieren que los objetos cuyas sinfonias podríamos estudiar mediante detectores de ondas gravitatorias serían generalmente invisibles con luz, radioondas y rayos X; y los objetos que los astrónomos estudian ahora con luz , radioondas y rayos X serán generalmente invisibles con ondas gravitatorias.

    El Universo gravitatorio deberá tener por tanto, un aspecto espectacular y totalmente diferente al Universo electromagnético; y, si es así (que lo es), a partir de la lectura de las ondas gravitatorias podremos “ver” y aporender cosas que nunca podremos aprender con el de las ondas electromagnéticas. Y, cuando podamos, por fín, leer los mensajes gravitacionales que nos vienen desde los agujeros negros y otros objetos supermasivos repartidos por todo el Universo, entonces, será cuando podamos conocer como es, en realidad el Universo del que ahora sólo podemos ver una mitad, la electromagnética.

    ¡Es tanto lo que no sabemos!

    El día que podamos adentrarnos en los misterios de las singularidades, ese día, amigos míos, la Humanidad habrá dado un paso de gigante hacia el futuro del conocimiento universal, de las leyes que rigen el Universo y tendremos la explicación a fuerzas y energías que ahora, se nos escapan al entendimiento.

  3. CACO

    Silveira…¡Es tanto lo que no sabemos!

    El día que podamos adentrarnos en los misterios de las singularidades, ese día, amigos míos, la Humanidad habrá dado un paso de gigante hacia el futuro del conocimiento universal, de las leyes que rigen el Universo y tendremos la explicación a fuerzas y energías que ahora, se nos escapan al entendimiento.

    Cuanta sabia ignorancia y cuanta ignorante sabiduría encierran estas palabras.

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