Física

Qué es un agujero negro

Publicado por Monica González

De forma muy simple, un agujero negro es una región del espacio que contiene tanta masa concentrada que ningún objeto logra escapar de su atracción gravitatoria.

Como la mejor teoría gravitatoria por el momento aun es la Teoría de Einstein de la Relatividad General, estamos obligados a creer en algunos de los resultados predichos por esta teoría para entender los detalles de un agujero negro, primero pensando sobre la gravedad en circunstancias relativamente simples.

Supongamos que usted está ubicado en la superficie de un planeta. Usted tira una piedra directamente para arriba. Si usted no lo hace con mucha fuerza, ella va a subir por un momento, pero eventualmente la aceleración de la gravedad del planeta hará con que la piedra baje y caiga nuevamente en el suelo.

Pero si usted tira la piedra con suficiente fuerza podría hacerla huir totalmente de la gravedad del planeta. La piedra seguiría subiendo por siempre. La velocidad necesaria para tirar la piedra a punto de que la misma no esté bajo la atracción gravitacional del planeta se denomina “velocidad de escape”.

De hecho, la velocidad de escape depende de la masa del planeta: si el planeta es extremadamente masivo, su gravedad es muy intensa y la velocidad de escape será muy elevada. Un planeta más “liviano” tendría una velocidad de escape inferior.

La velocidad de escape también depende de la distancia que usted se encuentre del núcleo del planeta: cuanto más cerca usted esté ubicado, mayor será la velocidad de escape. La velocidad de escape de la Tierra es de 11,2 km/s (cerca de 40.000 km/h), mientras la velocidad de escape de la Luna, por ejemplo, es de solamente 2,4 km/s (cerca de 8.600 km/h)

Ahora imagine un objeto de grandiosa masa, concentrada en un rayo sumamente pequeño, cuya velocidad de escape sea mayor que la velocidad de la luz. En este caso, dado que nada puede moverse más rápido que la propia luz, nada podrá escapar del campo gravitacional de este objeto. Aún un rayo de luz mismo seria tragado de vuelta por la gravedad y no tendría escape.

La idea de una concentración de masa tan densa que hasta mismo la luz quedara aprisionada remonta un pasado lejano, a Laplace, en el siglo 18. Casi inmediatamente a que Einstein desarrollara la teoría de la Relatividad General, Karl Schwarzschild descubrió una solución matemática para las ecuaciones de aquella teoría que hacia descripción de un tal objeto.

Pero solamente mucho más tarde, por el trabajo de científicos como Oppenheimer (el mismo del Proyecto Manhattan, acerca de la da bomba atómica americana), Volkoff y Snyder, en la década del 30, que se empezó a pensar seriamente en la posibilidad de que dichos objetos pudieran realmente existir en el Universo.

Tales científicos demostraron que, cuando una estrella suficientemente masiva consume todo su combustible, ella pierde capacidad de sostener ese fenómeno por su propia atracción gravitacional, entonces llega al derrumbe sobre sí misma en forma de agujero negro.

En el campo de la relatividad general, la gravedad significa una manifestación de la curva espacio-tiempo. Objetos masivos distorsionan las dimensiones del espacio y tiempo al grado de que las reglas generales de la geometría ya no pueden ser aplicadas.

Cerca de un agujero negro esa distorsión del espacio es extremadamente intensa, lo que hace surgir algunas propiedades muy raras. Particularmente, un agujero negro posee algo que se llama “horizonte de eventos”, o sea, una superficie esférica que demarca las fronteras del agujero negro.

Usted puede imaginar el horizonte de eventos como un sitio donde la velocidad de escape es igual a la velocidad de la luz. Afuera del horizonte de eventos, la velocidad de escape es menor que la velocidad de la luz, así que si usted tira sus cohetes con fuerza suficiente podrá si obtener energía suficiente para escapar del agujero negro.

Pero si usted está ubicado adentro del horizonte de eventos, no importa la potencia de sus cohetes, no podrá escapar.

El horizonte posee propiedades geométricas sumamente raras. Para un observador que esté inmóvil a una distancia del agujero negro, el horizonte parece una superficie tranquila y estática. Pero cuanto más usted se acerca del horizonte, más percibirá que él se mueve a una velocidad aterradora. En realidad, ¡se está expandiendo a la velocidad de la luz! Eso puede explicar porque es tan fácil cruzar el horizonte para adentro, pero imposible volver a salir.

Como el horizonte se está moviendo a la velocidad de la luz, solo podrá escapar de él si usted viajar a una velocidad superior a la de la luz. Pero como usted no puede viajar más rápido que la propia luz, usted no podrá escapar del agujero negro.

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