martes, 26 de octubre de 2021

Gigantescos agujeros negros supermasivos

José Vicente Díaz


Se están descubriendo agujeros negros supermasivos mucho más grandes de lo que se creía posible: miles de millones de veces la masa de nuestro Sol.


Un grupo de astrónomos ha estudiado 72 galaxias a una distancia de 3.500 millones de años luz de la Vía Láctea. Gracias a los datos recogidos por el  Observatorio de rayos X Chandra, el telescopio orbital de la NASA, Julie Hlavacek-Larrondo (dip. Física de la Universidad de Montreal, Canadá) cree que ha descubierto lo que podría ser el más gigantesco de los negros agujeros supermasivos del Universo conocido, los resultados de sus observaciones están en línea en avisos mensuales, publicados por la Royal Astronomical Society.


Agujero negro supermasivo

Créditos: X-ray: NASA/CXC/Penn. State/G. Yang et al & NASA/CXC/ICE/M. Mezcua et al.; Optical: NASA/STScI; Illustration: NASA/CXC/A. Jubett



Estos nuevos estudios sugieren que los agujeros negros crecen más rápidamente que las galaxias que habitan, esto desafía la idea de que los agujeros negros supermasivos crecen al unísono con sus galaxias, aún no se sabe exactamente por qué los agujeros negros más masivos crecerían más rápidamente y esto continuará siendo un área activa de investigación.


PERO... ¿QUÉ ES UN AGUJERO NEGRO?


Un agujero negro es una región finita del espacio en cuyo interior existe una concentración de masa lo suficientemente elevada para generar un campo gravitatorio tal que ninguna partícula material, ni siquiera la luz, puede escapar de ella.


Se define también como una ROTURA DEL ESPACIO-TIEMPO


Captura7


La curvatura del espacio-tiempo es una de las principales consecuencias de la teoría de la relatividad general de acuerdo con la cual la gravedad es efecto o consecuencia de la geometría curva del espacio-tiempo. Los cuerpos dentro de un campo gravitatorio siguen una trayectoria espacial curva, aún cuando en realidad pueden estar moviéndose según líneas de universo lo más “rectas” posibles a través un espacio-tiempo curvado.


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Imaginemos que estiramos una sabana, y estirada dejamos en su centro una bola de hierro. La sabana se hundirá por el peso de la bola, ese hundimiento del espacio lo genera la gravedad, es espacio se deforma, sí ahora dejamos sobre la sábana otra bola más pequeña será atraída hacia la más grande ya que el espacio se ha deformado y cae hacia ella. La gravedad genera en el espacio esos pozos, cuando se rompe ese espacio se produce un agujero negro.


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Si nuestro Sol concentrara toda su masa hasta unos 3 km de diámetro, en ese punto la luz se retendría debido a la enorme gravedad. Sí este corazón estelar se comprime hasta que tenga densidad infinita y volumen cero estaremos ante un agujero negro. Se genera un singularidad y un agujero negro. Se produce la rotura del espacio y del tiempo.


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La gravedad de un agujero negro provoca una singularidad envuelta por una superficie cerrada, llamada horizonte de sucesos. Esto es previsto por las ecuaciones de campo de Einstein. 


El horizonte de sucesos separa la región del agujero negro del resto del universo y es la superficie límite del espacio a partir de la cual ninguna partícula puede salir, incluyendo los fotones. Dicha curvatura es estudiada por la relatividad general, la que predijo la existencia de los agujeros negros y fue su primer indicio.


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No todas las estrellas se acaban convirtiendo en agujeros negros. Podemos saberlo a partir de la masa del sol:


-Si una estrella es menor en 1.4 veces la masa del Sol se convertiría en una enana blanca.


-Si la masa se haya entre 1.4Ms y 3Ms se convertiría en una estrella de neutrones alcanzando altas densidades, estas estrellas son las causantes de los pulsares (altas rotaciones emitiendo energía electromagnética).


-Sí la estrella tiene una masa superior a 3Ms el colapso de la misma la convertirá en un agujero negro.


¿POR QUÉ NO PUEDE ESCAPAR LA LUZ DE UN AGUJERO NEGRO?


Nada puede superar la velocidad de la luz, para escapar es necesario superar la velocidad de escape de un agujero negro, que es superior a la velocidad de la luz.


Captura12


Si en esa formula cambiamos v por la velocidad de la luz y despejamos R, obtenemos el radio de Scwarzschild, que nos da el radio del horizonte de sucesos. Cuanto mayor masa tenga una estrella y menor radio, tendrá muchas posibilidades de convertirse en un agujero negro.


PARTES DE UN AGUJERO NEGRO


Partes de un agujero negro


TIPOS DE AGUJEROS NEGROS


Agujeros negros supermasivos: con masas de varios millones de masas solares. Se hallarían en el corazón de muchas galaxias. Se forman en el mismo proceso que da origen a los componentes esféricos de las galaxias.


Agujeros negros de masa estelar: Se forman cuando una estrella de masa 2,5 veces mayor que la del Sol se convierte en supernova e implosiona. Su núcleo se concentra en un volumen muy pequeño que cada vez se va reduciendo más. Este es el tipo de agujeros negros postulados por primera vez dentro de la teoría de la relatividad general.


Micro agujeros negros: Son objetos hipotéticos, algo más pequeños que los estelares. Si son suficientemente pequeños, pueden llegar a evaporarse en un período relativamente corto mediante emisión de radiación de Hawking.


CÓMO LOS DETECTAMOS


Se detectan por la alta emisión de radiación que realizan y por las altas velocidades de las estrellas que los rodean.


En nuestra Galaxia hay un agujero negro supermasivo, el denominado Sagitario A:


Sagitario A


Comparación de la masa de diversos agujeros negros:



¡Realmente son unos objetos fascinantes!



Artículo original publicado en Universo Blog

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