Agujeros Negros. La Teoría de la Relatividad General

Nombre De La Institución:[pic 1]

Unidad Educativa Particular “El Ateneo”

Título Del Trabajo:

Agujeros Negros

Nombre Del Autor:

David Moran

Nombre Del Profesor:

Lcda. Miryam Pacheco

Fecha:

22 de Agosto de 2024

2024-2025

Introducción

Poco se saben de los agujeros negros, un objeto astrofísico que más interesa al público en general e intriga cada vez más a los científicos modernos. Al ser tan desconocidos, constantemente salen descubrimientos sobre ellos siendo uno de los temas más atractivos de estudio para los astrónomos y físicos teóricos.

Un agujero negro es una región del espacio con una gravedad tan intensa que nada, incluso la luz, puede escapar de ella. Antes pensados como un simple concepto matemático, se dió la solución teórica por la Teoría de Relatividad de Einstein en 1915, su detección por medio de ondas gravitacionales hasta recientemente la primera imagen de un agujero negro tomada por el Event Horizon Telescope en 2019 demuestra como la comunidad científica los ha observado, estudiado y teorizado por décadas.

Su interés no solo radica en su misterio, sino en la capacidad para proporcionar respuestas sobre la naturaleza del espacio-tiempo, la energía y la materia. Nos permite explorar los límites de la física y cuestiona cómo se comporta bajo condiciones extremas. Además, la interacción de los agujeros negros juegan un papel importante en la evolución de las galaxias y la distribución de la materia en el cosmos.

Personalmente me fascinan ya que llevan al extremo nuestra comprensión de la realidad y siempre me ha intrigado la idea de que podría experimentar dentro de uno. Es una oportunidad para abordar y entender un campo desconocido que tiene el potencial de cambiar nuestra perspectiva sobre el Universo y nuestro lugar en él.

Objetivo general

Como objetivo general es comprender la formación de un agujero negro en el cosmos, la evolución que presentan e interacciones en el espacio-tiempo, propiedades físicas y su comportamiento con La Teoría de la Relatividad. Analizar cómo ha influenciado enormemente en el mundo de la ciencia y astronomía con técnicas e instrumentos de observación y detección.

Objetivos específicos

1. Explorar su gravedad extrema, la acumulación de materia y energía circundante, participación en fenómenos astrofísicos y la emisión de radiación y ondas gravitacionales.
2. Indagar sobre la existencia misma de los agujeros negros y su implicación en las teorías de la naturaleza del espacio-tiempo.

Marco teórico

Agujeros negros

Antecedentes del concepto

En el siglo XVIII, el concepto de agujero negro, teniendo sus raíces en las leyes de la gravedad de Issac Newton, surgen a partir de especulaciones del astrónomo John Michell al imaginar una estrella tan grande y pesada que “la luz volviera hacia ella como resultado de su propia fuerza de gravedad”. Misma conclusión que llegó el matemático francés Pierre Simon de Laplace en plena revolución francesa. Dicha estrella de la que no escaparía ni la velocidad de la luz (velocidad alrededor de 300.000.000 metros por segundo) la llamaron “estrella oscura”.

Aunque estas teorías quedaron olvidadas, no es sino hasta 1915, con la publicación de la Teoría de la Relatividad de Albert Einstein, que Karl Schwarzschild la utilizó para calcular el campo gravitacional de una esfera y dedujo una fórmula en donde se demostró que la gravedad afecta al movimiento de la luz, y que esta simplemente se queda atrapada permanentemente en el radio gravitacional. Algo muy diferente al comportamiento de una estrella oscura según la teoría de Issac Newton. Y, siendo que no hay nada más rápido que la luz, la materia una vez dentro del agujero negro le será imposible salir y por fuerza será llevado inevitablemente al centro de esta.

La Teoría de la Relatividad General

Postulada por Albert Einstein, dice que la gravedad es una manifestación de la ”curvatura” del espacio-tiempo. En donde, un objeto astronómico masivo distorsiona la geometría del espacio-tiempo y a su vez distorsiona los movimientos de los objetos cercanos. Para llegar a esta teoría, Einstein siguió dos ideas básicas: “principio de covariansa” en donde las ecuaciones que describen las leyes físicas deben mantenerse invariables ante cualquier transformación de coordenadas y el “principio de equivalencia” que afirma que los efectos de un campo gravitatorio son indistinguibles a los efectos de una aceleración.

...