agujeros negros...¿que esconden?

como han visto en el ultimo post q publique, planteo la posibilidad de hacer una teoria del todo, que pueda explicar todos los fenomenos fisicos grandes y pequeños... PERO COMO TODAVIA NO LLEGO A ENCONTRARLA, VEAMOS GRANDES ENIGMAS DE LOS AGUJEROS NEGROS(COSA QUE PODRIA CONOCER MAS QUE BIEN SI PUDIERA FORMULAR LA TEORIA DEL TODO)... PERO VEAMOS QUE SE SABE DE ELLOS HASTA ENTONCES... HAY UN CIENTIFICO FAMOSO LLAMADO STEPHEN HAWKING(FOTO) QUE HA TRATADO DE DESCIFRAR LOS SECRETOS SOBRE ESTOS "CHUPATODO" PERO NO HA LLEGADO A CONOCERLOS MEJOR... DEFINICION Considerando lo complicado que podría resultar el intentar explicar la naturaleza de los agujeros negros utilizando las matemáticas (puesto que habría que entender la teoría general de la relatividad de Albert Einstein) pasaremos a dar una explicación mucho más sencilla de este fenómeno considerando a la gravedad con un comportamiento clásico (el efecto de la manzana de Newton). Siempre que el profesor de física nos aburría en su clase, a alguno que otro osado no se le ocurría mejor cosa en que entretenerse que el tirarle trozos de tiza a sus compañeros o si era demasiado intrépido lo dirigía hacia adelante. Bueno, si bien esto último sólo se dio una vez en toda mi vida de escolar y universitario, era típico ver que en ocasiones la tiza llegaba a su destino alcanzando en ocasiones mayor o menor altura. Ahora bien, asumamos que el chiste hubiera consistido en ver quien lanzaba la tiza más alto, lo que esperaríamos es que quien la lance con menor fuerza no sólo perdería sino que en su intento la tiza sólo se elevaría unos cuantos centímetros y rápidamente perdería velocidad hacia arriba y empezaría a caer, lo primero que se nos vendría a la mente es que empezaría a caer con una aceleración igual a la de la gravedad (que en nuestro planeta es de 9,81 m./s2). Hasta aquí no hay nada de otro mundo, todo sigue las reglas físicas que nos han enseñado (o que nos quisieron enseñar). Aja, pero aquí surge la posibilidad de que alguien pueda lanzarla muy fuerte, tan fuerte que no llegaría a caer (si, no te asustes, ahora te lo explico), si alguien lograra lanzarla tan fuerte que lograra escapar al campo de acción de la fuerza gravitatoria entonces la tiza nunca caería hacia la tierra, este es el principio de los lanzamientos de transbordadores espaciales, la velocidad que requieres para lograr esto se denomina "velocidad de escape" y lógicamente necesitarías mucha ayuda para alcanzarla con sólo tu brazo. Ahora bien, esta velocidad de escape dependerá fuertemente de la masa del planeta y de su densidad (no me preguntes por qué, asúmelo nomás), de manera que, si la masa posee una alta densidad (es decir posee mayor cantidad de kilogramos por centímetro cúbico) entonces la gravedad será mayor, un planeta con menor densidad tendrá entonces una menor fuerza gravitatoria. Ahora, volviendo a la velocidad de escape, ésta variará dependiendo de cuan lejos te encuentres del centro del cuerpo o planeta (por ejemplo no es lo mismo lanzar la tiza en Viña del Mar, Chile al nivel del mar que hacerlo en Cerro de Pasco, Perú a 4400 metros sobre el nivel del mar, como supondrás en Cerro de Pasco será más fácil porque estarás más lejos del centro de la tierra y la velocidad de escape será un poco menor). Otra cuestión adicional, para que te des una idea de las diferencias entre velocidades de escape en la tierra es de 11,2 Km./s mientras que en la luna (menos denso) es de 2,4 Km./s (¡una relación de casi 5 a 1!) por ello cuando vemos alguna películas o documentales vemos que las misiones a la Luna llevaban pesadísimos uniformes que compensaban esta baja velocidad, de lo contrario con un salto fuerte hubieran salido despedidos de la luna rumbo al infinito (y mas allá...sic!). Pues entonces vamos a imaginar ahora que existe un cuerpo (y de hecho existe), que posee un radio diminuto pero con una gran concentración de masa (por ejemplo, imagínate inicialmente un botón de tu camisa o tu polo y haz de cuenta que pesa tanto como un camión de carga, digamos 6 toneladas, definitivamente no lo podrías cargar, es más no podrías ni andar ni siquiera ponerte la camisa), pues bien, si esa te parece una idea extremista imagínate un cuerpo en el espacio, con un radio diminuto y a este cuerpo otórgale una concentración de masa tan grande que la velocidad de escape que de ella se origine sea igual o mayor a la velocidad de la luz. ¿Crees que algún rayo de luz escapará a esta velocidad de escape, es decir algún objeto podrá romper la gravedad de este cuerpo?... IMPOSIBLE, porque la velocidad de escape necesaria es la mayor conocida hasta la actualidad: la de la luz, nada puede viajar más rápido, entonces, este cuerpo que haz imaginado pasa a no poder emitir ni reflejar luz, ¿qué ocurre entonces? desaparece de la vista humana, pero al poseer una enorme gravedad empieza a atraer hacia si a los cuerpos que estén en sus proximidades. Bueno, si hasta aquí entendiste entonces, no necesito decirte que ese cuerpo se ha convertido en un AGUJERO NEGRO. PORQUE ESE NOMBRE??? La denominación "Agujero negro" es atribuida a John Archibald Wheeler, y la utilizó básicamente porque dicho fenómeno no es visible a la vista y a que traga todo lo que está próximo a él como si fuera un hoyo al que todos caen indefectiblemente. Antes de este nombre poseía diversas denominaciones como "estrella congelada", "ojo del diablo", entre otros. La evolución de su nombre ha ido de la mano con el entendimiento de dicho fenómeno que de por sí resulta fascinante. Ya en 1783 John Michell planteó la idea de lo que sucedería con una estrella súper masiva la cual poseería una gravedad tan grande que ni la misma luz escaparía a su gravedad. Pero no fue hasta 150 años después que el astrónomo de origen bávaro Karl Schwarzchild consiguió explicar matemáticamente el fenómeno de los agujeros negros; para ello se apoyó en los estudios de relatividad que realizó Albert Einstein. A partir de ese estudio es que se crea la variable del radio de Schwarzchild el cual determina un radio de horizonte de sucesos en el que la masa de un cuerpo puede ser comprimida para formar un agujero negro. Pero el inconveniente es que con esta teoría los recientemente denominados agujeros negros sólo eran conocidos como fenómenos sin carga ni rotación. En 1963 el físico y matemático Roy Kerr describió el comportamiento teórico de un agujero negro en rotación. Su modelo predecía una rotación constante en velocidad, siendo la forma y el tamaño dependientes de la velocidad de rotación y de la masa del agujero. El modelo indicaba también una relación directa entre la velocidad y el grado de deformación que el agujero poseía considerando que todo cuerpo que formara el agujero negro llegaría indefectiblemente a un estado estacionario. Es así como los agujeros negros (aún no bautizados) suscitan el interés de los más eminentes científicos y matemáticos de nuestro mundo. Stephen Hawking conjuntamente con Roger Penrose define al agujero negro como "un conjunto de sucesos del cual nada es posible escapar a gran distancia". Aquí se hace popular la palabra "singularidad" la cual se utiliza para describir en una palabra las condiciones sumamente especiales en las que se encuentran la densidad y el espacio - tiempo. Penrose define el término "singularidad desnuda" como el estado en donde la densidad y el espacio - tiempo son infinitas, este estado sólo se dá dentro de un agujero negro. Otros científicos inmersos en el estudio de los agujeros negros fueron (antes de su denominación) Carl Sagan, Werner Israel, Richard Feynman, entre otros. Y finalmente ... un nombre No fue hasta luego de diversos estudios e infinidad de descubrimientos que finalmente en 1969 el científico John Weeler acuñó el término "AGUJERO NEGRO" desde el punto de vista de la naturaleza de la luz (onda - partícula). Esto debido a la fascinante idea de una gravedad casi infinita de la que no escapa nada (ni siquiera la luz). COMO LOS DETECTAMOS? Bueno, no existen registros de que alguien haya podido detectar un agujero negro con telescopios comunes, lo que se hace normalmente es utilizar medidores de rayos X para detectarlos pues los agujeros negros son grandes emisores de estos rayos debido a la pérdida superficial de materia por parte de un cuerpo que es absorbido por un agujero negro, también son detectados debido al efecto que tienen sobre los cuerpos visibles que se encuentran alrededor de estos agujeros negros. En la foto arriba mostrada apreciamos como puede ser detectado un agujero negro; Nota el brillo que está distanciado del punto verde (centro de la galaxia M82) en la zona central izquierda de la foto, a 600 años luz. El patrón de variabilidad de emisión de rayos X por parte de la fuente indica que se trata de un agujero negro. La foto es la primera evidencia tangible de la presencia de agujeros negros fuera del centro de cualquier galaxia, y se cree que representa una nueva especie de agujero negro formado por el colapso de una "hiperestrella" (estrella masiva) formada por la coalición de varias estrellas. Estas fotos fueron captadas por el radioscopio Chandra, el cual tuvo captado el objetivo (galaxia M82) por aproximadamente 30 horas. CUAN GRANDE SON LOS AGUJEROS NEGROS? Tal como lo describe Ted Bunn en "Black Holes FAQ", no podemos hablar de una única medida de grandeza de los agujeros negros ni en general de nada que exista; sino que debemos de tomar en cuenta el espacio que ocupa en el universo y la masa que posee. Masa de los agujeros negros Si analizamos la segunda propiedad debemos de considerar que hasta el momento lo que se sabe de la masa que poseen los agujeros negros es que esta no tiene límites conocidos (ningún máximo ni mínimo). Pero si analizamos las evidencias actuales podemos considerar que dado que los agujeros negros se forman a partir de la muerte de estrellas masivas debería de existir un límite máximo del peso de los agujeros negros que sería a lo mucho igual a la masa máxima de una estrella masiva. Dicha masa límite es igual a diez veces la masa del Sol (más o menos 1x1031 kilogramos o si no lo entiendes 10,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000 kilogramos). En los últimos años se ha encontrado evidencia de la existencia de agujeros negros en el centro de galaxias masivas. Se cree a partir de esto que dichos agujeros negros poseerían una masa de un millón de soles). Tamaño de los agujeros negros Si analizamos el tema del espacio que ocupa un agujero negro debemos de considerar como parámetro principal una variable matemática denominada el radio de Schwarzchild el cual es el radio del horizonte de sucesos que comprende al agujero negro (dentro de este radio la luz es absorbida por la gravedad y cualquier cuerpo es absorbido con una fuerza gravitatoria infinita hacia el centro del agujero negro no pudiendo escapar de éste). Ahora bien los científicos han logrado hallar una relación directa entre la masa y el espacio ocupado de un agujero negro, esto significa que si un agujero negro es diez veces más pesado que cualquier estrella ocupará también diez veces el espacio ocupado por esa estrella. Para darnos una idea más clara compararemos el tamaño del sol con un agujero negro súper masivo, el sol posee un radio de aproximadamente 700,000 kilómetros mientras que el agujero negro súper masivo poseerá un radio de a lo más cuatro veces más grande que el del Sol. RELATIVIDAD Y AGUJEROS NEGROS Hemos visto que un agujero negro es un fenómeno cuya característica más saltante es la gravedad casi infinita que posee, sabemos que es tan grande que ni siquiera la luz puede escapar, pero la idea se rompe si es que queremos entenderlo con la física básica que nos brindaron en el colegio. La teoría general de la relatividad describe a la gravedad como una manifestación de la curvatura del espacio - tiempo. Cuanto más masivo sea un objeto mayor será su influencia sobre el espacio y el tiempo, si hablamos de casos límites un objeto masivo distorsionará al espacio - tiempo de tal manera que las reglas geométricas que conocemos dejarían de aplicarse. El entendimiento de qué pueda ocurrir en un agujero negro (hablamos claro de lo que pasaría al pasar el horizonte de sucesos) es pura especulación puesto que al no cumplirse ninguna ley física no podemos ni siquiera predecir que ambiente existirá. Es como querer saber cómo era todo antes del Big Bang, es decir, ¡sólo Dios lo sabe!. Supuestamente la teoría de la relatividad especial puede predecir que ocurre hasta llegar a ese horizonte de sucesos, sencillamente todo movimiento deja de existir (incluido el paso del tiempo) pero la veracidad de dicha teoría se puso en mayo del 2000 en tela de juicio pues un grupo de científicos realizaron un experimento en un túnel cuántico en donde demostraron que los fotones pueden viajar más rápido que la luz. Esto revoluciona todo lo hasta ahora conocido.... significa que nuestro entendimiento sobre el comportamiento físico cerca al horizonte de sucesos puede no ser como lo predice la teoría de Einstein. La teoría de la relatividad habla acerca de que la gravedad afecta al tiempo pues afecta a la velocidad de la luz... bueno, mucho de lo que se ha hablado parte de esa premisa, no se trata de algo tan sencillo de aceptar considerando que en la actualidad existen dos teorías dominantes en la física: la teoría cuántica y la teoría de la relatividad, cada una irreconciliable en algunos puntos con la otra. Sin embargo se piensa que muchos de los fenómenos descubiertos y estudiados en los últimos tiempos como las singularidades parten inevitablemente de la relatividad general. Y se hizo la luz Newton aseguraba que la luz, al poseer una naturaleza ondulatoria, necesitaba un medio a través del cual desplazarse, pero debido a que no se podía entender qué era lo que había entre los planetas y en general e el cosmos extra atmosférico se definió la existencia de una materia que permitía a la luz desplazarse en el espacio, a esta materia se le denominó "éter" y aunque no se tenía pruebas de su existencia, esta era necesaria para que la mecánica de Newton se cumpla también fuera del planeta. Era entonces necesario definir exactamente en qué consistía dicho éter, se pensaba según la mecánica clásica que éste era un medio en reposo absoluto. Esto tenía serias repercusiones sobre los planetas puesto que consideraba que nuestro planeta se movía a través de éste éter, por ello se debía de conocer a ciencia cierta cuál era la velocidad de la tierra respecto de éste éter. Dado el reto no se esperó mucho para que muchos científicos empezaran a realizar investigaciones y experimentos para determinar la existencia del éter en la realidad; fue así como en 1881 A.A. Michelson realizó un experimento que logró un objetivo completamente distinto al trazado inicialmente. Nadie sabe para quien trabaja El razonamiento de Michelson fue que si la Tierra se desplazaba a través de un éter entonces una especie de fuerza generada por el mismo éter (Michelson le denominó "viento de éter" debería de barrer la superficie terrestre, esto debería de originar un cambio en la velocidad de la luz que viaja con el éter, es decir, con el viento a favor la luz debería de tener una velocidad completamente distinta a la de la que tendría si tuviera dicho viento en contra. Fue entonces que se decidió a medir una distancia idéntica tanto a favor como en contra del viento, de esa manera, al tener dos velocidades distintas el éter demostraría su existencia. Grande fue la sorpresa cuando se determinó que la velocidad de la luz era la misma no importando siquiera que dirección se utilizara para medirla, esto echó por la borda la existencia del éter y determinó que la luz poseía una velocidad determinada y, al parecer constante. Números imaginarios Pero... ¿cuál era la velocidad límite?, puesto que la constancia de la luz contradecía abiertamente las leyes newtonianas ¿cómo podíamos explicar éste gran detalle?. Los estudios realizados por Hendrik Antón Lorentz demostraban que debía de haber una ecuación de transformación de coordenadas que reemplazaba la de Galileo que decía que el tiempo permanecía constante para dos observadores, dichas ecuaciones tienen las siguientes formas: x' = (x - vt)/(1-ß2)½ » t' = (t - vx/c2)/(1-ß2)½ Donde: x espacio recorrido por objeto A x' espacio recorrido por objeto A' v velocidad de objeto A v' velocidad de objeto A' t tiempo utilizado por objeto A t' tiempo utilizado por objeto A' c velocidad de la luz ß relación v/c De estas ecuaciones vemos que si existiera una velocidad mayor que la de la luz tendríamos un valor de ß mayor que 1 con lo que tendríamos valores de espacio y tiempo imaginarios (recuerdas los números imaginarios determinados por la raíz de -1). Entonces no existe una velocidad mayor que la de la luz. LOS AGUJEROS NEGROS SE COMERIAN TODO EL UNIVERSO??? La respuesta a esto deja de ser complicada y es bastante simple... NO, y te explico por qué, habíamos definido un agujero negro... bueno Stephen Hawking lo hizo junto a Roger Penrose hace aproximadamente 40 años, como el horizonte de sucesos dentro del cual todo objeto es absorbido irremediablemente hacia el centro de dicha singularidad. Pues bien, ¿a qué nos referimos con horizonte de sucesos?, ¿recuerdas el radio de Schwarzchild? bueno, si no lo recuerdas era el radio a partir del cual un agujero negro tragaba irremediablemente a todo objeto, es decir, dicho radio definía el horizonte de sucesos, entonces dichos radios en los agujeros negros conocidos no son del tamaño del universo (es más, no se sabe a ciencia cierta el tamaño del universo aunque se tiene una idea aún vaga). Esto significa que los agujeros negros podrán tragarse cuerpos cercanos pero no absorberán a todos los objetos del universo. A no ser que un porcentaje considerable de la materia en el universo se convierta en agujeros negros... pero eso es improbable. El efecto es similar al de la gravedad normal, éste tiene un campo de acción luego del cual no logra alterar en gran medida a los demás objetos, por ejemplo, la atracción gravitatoria terrestre sólo afecta a los cuerpos que pasan cerca de él (la Luna y algunos planetas) pero no afectará a las estrellas que componen toda la vía láctea o menos de otra galaxia. Especulaciones Respecto a este tema se ha especulado mucho, se han presentado una serie de teorías, algunas disparatadas y otras no tanto, se dice de los agujeros negros que son la puerta al cielo, mientras que otros plantean que los agujeros negros podrían ser una especie de tele transportadores de la materia (esta visión fue presentada inicialmente hace más de 25 años en la serie "Star Trek" pero todas ellas no son mas que conjeturas sin base plenamente demostrable. Lo único cierto es que, hablando respaldados por la ciencia, un agujero negro posee un límite en su radio de acción, así que calma, que hasta donde sabemos el universo va a seguir su marcha inexorable. En esta fotografía podemos apreciar cómo un agujero negro empieza a absorber a un objeto cercano, en este caso se trata de una estrella que poco a poco va siendo absorbida por un agujero negro cercano a ella, éste agujero posee una distancia de alcance considerable, pero no podría afectar a otros objetos fuera de esa distancia. La foto fue captada por el radio telescopio Chandra en 1999 y forma parte de una serie de imágenes que poco a poco va demostrando que los agujeros negros cumplen ciertas características planteadas inicialmente con el uso de las matemáticas y los conocimientos derivados de la teoría de la relatividad. Nota importante: Es necesario recalcar que hace tan sólo unos meses científicos norteamericanos lograron demostrar que la velocidad de la luz no es la máxima posible, sino que con un túnel cuántico lograron movilizar fotones a una velocidad igual y mayor. Si bien este resultado pone en tela de juicio ciertos parámetros considerados por la relatividad no la descalifica (aún) del todo. EXISTEN LOS AGUJEROS BLANCOS? Si se analizan en detalle las ecuaciones de las que se derivan las propiedades relativistas vamos a encontrar siempre que teóricamente existe una solución simétrica para cada una de ellas, es decir, así como tenemos la idea de que para la materia existe la antimateria, o a lo negro se opone lo blanco, de igual manera podemos deducir teóricamente que debe de existir algo que posea características completamente opuestas a la de los agujeros negros. Para este caso, sabemos que los agujeros negros son definidos como un horizonte de sucesos dentro del cual todo objeto no importando su estado es atrapado indefectiblemente por una fuerza gravitatoria inmensa (casi infinita), por oposición podemos entender que debe de existir (al menos teóricamente) un agujero blanco con un horizonte de sucesos en donde todo lo que esté dentro de él será violentamente repelido, tal vez con una fuerza inmensa (casi infinita) esto nos lleva a pensar en las ideas (nuevamente las cito) de la materia y la antimateria. Pero lo interesante está en que si bien las matemáticas efectivamente pueden darnos una respuesta simétrica tan controversial, también es cierto que un horizonte de sucesos con esas características es improbable y hasta el momento no ha habido descubrimiento que contradiga su no existencia real. Y LOS AGUJEROS DE GUSANO??? Los agujeros de gusano son consecuencia de un agujero negro que se encuentra girando con cargas determinadas, esto provocaría que esté simultáneamente interactuando con un agujero blanco, la combinación de ambos es denominado un agujero de gusano. Sin embargo, como hemos visto, los agujeros blancos no existen y si alguien cae en un agujero negro llegará a dirigirse hacia el centro de la singularidad pero no atravesará un agujero de gusano pues este requiere que exista un agujero blanco. Pero teóricamente se piensa que si éste existiera habría una conexión entre la ubicación del agujero negro y como salida se tendría al lugar en donde está ubicado el agujero blanco. (Si viste la película Contacto con Jodie Foster te puedes dar una idea cabal de lo que se dice líneas arriba)... BUENO Y PARA LOS QUE NO LES GUSTA LEER ACA VAN VIDEOS... link: http://www.videos-star.com/watch.php?video=3QYVUvm3Uc4 link: http://www.videos-star.com/watch.php?video=50O-8x54EuU link: http://www.videos-star.com/watch.php?video=7rNHshMMDGw link: http://www.videos-star.com/watch.php?video=q41T120CuFA BUENO CHICOS ESPERO LES CAIGA BIEN EL TEMA... A MI ME CAUTIVA TODO ESTO DE LAS COSAS QUE PARECEN IMPOSIBLES DE CONOCER...(DIJE PARECEN)JAJJAJA Y PARA TERMINAR ME GUSTARIA ESCRIBIR PALABRAS MUY SABIAS DE UN GENIO COMO FUE ALBERT EINSTEIN: "CUANTO MAS SABEMOS MENOS ENTENDEMOS"... GRACIAS X VISITAR...COMENTAR NO CUESTA NADA