Agujeros Negros

AGUJEROS NEGROS

Introducción.

La Física es una de las ciencias que más se ha desarrollado en los últimos tiempos, y ,debido a esto, un gran número de científicos han investigado en diversos campos de esta materia, como la astronomía, un área muy extensa, dentro de la cual se engloban temas que sorprenden cada día a gran variedad de eminente científicos con su comportamiento. Uno de estos misteriosos temas es el que comprende los agujeros negros.

En este trabajo intentamos dar a conocer información acerca de las diversas teorías, más o menos aceptadas por la comunidad científica acerca de estos fenómenos. Estas teorías ayudan a explicar muchos fenómenos del cosmos, pero haría falta una biblioteca entera para poder tratar, con una decencia mínima, todos los temas relacionados con las teorías acerca de distintos fenómenos del universo.

Los agujeros negros son singularidades que para los cálculos físicos y matemáticos tradicionales no tienen un comportamiento predecible, únicamente la teoría de la relatividad se asemeja a dicho comportamiento. Son lugares en el espacio cuya gravedad es tan fuerte que ni siquiera la luz, que posee la mayor velocidad del universo, puede escapar de ella. Por decirlo de otro modo, un agujero negro es una región que tiene una enorme cantidad de masa concentrada en un espacio muy reducido con respecto a ella, algo similar a que la masa de una gigantesca montaña estuviese concentrada en un centímetro cúbico. Es interesante anotar, que pueden haber más agujeros negros que estrellas visibles en nuestro universo. Los agujeros negros pudieron ser formados por las irregularidades en la expansión de nuestro universo o por el colapso gravitacional de una estrella.

Debido a las fascinantes propiedades de los agujeros negros, se han creado muchas teorías y especulaciones sobre la posibilidad de viajar en el tiempo y el espacio a otro universo (una región del espacio-tiempo diferente de la nuestra) a través de ellos... Esperemos que el tiempo resuelva el gran misterio.

1-A. DEFINICIÓN.

Un agujero negro es un cuerpo celeste con un campo gravitatorio tan fuerte que ni siquiera la radiación electromagnética puede escapar de su proximidad. Un campo de estas características puede corresponder a un cuerpo de alta densidad con una masa relativamente pequeña (como la del Sol o menor) que está condensada en un volumen mucho menor, o a un cuerpo de baja densidad con una masa muy grande, como una colección de millones de estrellas en el centro de una galaxia.

Todo agujero negro está rodeado por una frontera llamada horizonte (depende de la masa del cuerpo), que es la región de la que no se puede escapar, si algo permanece afuera del horizonte puede evitar ser absorbido. la luz puede entrar a través del horizonte, pero no puede salir, por lo que parece ser completamente negro. Además según la relatividad general, la gravitación modifica intensamente el espacio y el tiempo en las proximidades de un agujero negro. Cuando un observador se acerca al horizonte desde el exterior, el tiempo se retrasa con relación al de observadores a distancia, deteniéndose completamente en el horizonte. En la parte exterior del horizonte se forma una ergosfera, dentro de la cual la materia se ve obligada a girar con el agujero negro. En principio, la energía sólo puede ser emitida por la ergosfera.

He aquí una representación esquemática de un agujero negro:

1-B. CRONOLOGÍA DE CONCEPTOS.

A lo largo de la historia se han desarrollando diferentes conceptos acerca de los agujeros negros que han venido evolucionando, por lo tanto no se le pude “adjudicar el mérito” a una persona en especial acerca dicho concepto. En 1783 John Michell escribió un artículo en el que decía que podían existir estrellas lo suficientemente masivas y compactas para tener un campo gravitatorio tan fuerte que ni la luz podría escapar. Pocos años después el científico marqués de Laplace incluyo esta idea en su libro "El sistema del mundo", no obstante, y tal vez porque pensó que era una locura, no volvió a publicar nunca documentación al respecto.

En 1916 el astrónomo alemán Karl Schwarzschild desarrolló el concepto de agujero negro basándose en la teoría de la relatividad de Einstein, que posteriormente describe los agujeros negros sin carga y sin rotación. Se definió el radio de Schwarzschild como el radio del horizonte de sucesos en el que la masa de un cuerpo pude llegar a ser comprimida para formar un agujero negro; la masa de un cuerpo y su radio de Schwarzschild son directamente proporcionales a uno otro: si un agujero negro pesa diez veces más que otro, su radio es diez de veces más grande.

En 1963 Roy Kerr describió los agujeros negros en rotación. Los agujeros de "Kerr", rotan a una velocidad constante, su tamaño y forma dependen de la masa y su velocidad de rotación. Si la rotación no es cero el agujero negro se deforma hacia su "ecuador" ;a mayor velocidad, mayor deformación. Cualquier cuerpo en rotación que formará un agujero negro acabaría llegando a un estado de estacionamiento. También en este año Maarten Schmidt midió el corrimiento hacia el rojo de un objeto parecido a una estrella, y se pensó que únicamente un colapso gravitatorio de una región central de una galaxia podría haber producido dicho corrimiento de materia y energía. Sin embargo todos están demasiado lejanos y no es posible dar una evidencia concluyente de que sea un agujero negro.

Desde 1965 a 1970, Stephen Hawking y Roger Penrose definen una agujero negro como el conjunto de sucesos del cual nada es posible escapar a gran distancia. Demostraron que debe haber una singularidad de densidad y curvatura del espacio-tiempo infinitas dentro de un agujero negro. Esta singularidad no tiene predicción alguna. Penrose propone la hipótesis de la censura cósmica " ´Dios detesta una singularidad desnuda´. En otras palabras, las singularidades producidas por un colapso gravitatorio sólo ocurren en sitios como los agujeros negros, en donde están decentemente ocultas para no ser vistas de fuera".

En 1967 Jocelyn Bell descubrió que objetos celestes emitían pulsos de ondas, y este descubrimiento fue denominado "Little Green Men", ya que se pensó que se trataba de un contacto con una civilización extraterrestre. Pero al estudiar dichas ondas se les dió el nombre de pulsars y se descubrió que se debían a estrellas de neutrones en rotación: fue la primera evidencia de que las estrellas de neutrones existían. También en 1967 el científico Werner Israel demostró, basándose en la Teoría de la Relatividad, que los agujeros negros sin rotación eran perfectamente esféricos, su masa determinaba su

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