Los Agujeros Negros son incluso mas extraños que lo que usted pueda imaginar.
Alister Graham
International Business TimesFebruary 10, 2017
Alister Graham, Swinburne University of Technology
Nuestro amor por los agujeros negros continua creciendo en la medida en que nuestro conocimiento acerca de esos cuerpos celestiales se expande. Las ultimas noticias es el descubrimiento de un raro agujero negro de “peso medio”, un familiar recién llegado de la familia de los agujeros negros.
Ya sabemos que algunos agujeros negros solo tienen unas pocas veces la masa del Sol, mientras que otros son mas de mil millones de veces mas masivos. Pero otros con masas intermedias, tales como uno de 2.000 veces la masa de nuestro Sol recientemente descubierto recientemente en un cúmulo estelar 47 Tucanae, son sorprendentemente elusivos.
Entonces que hay acerca de los agujeros negros, esas prisiones gravitacionales que atrapan cualquier cosa que se acerque a ellos, y que captura la imaginación de gentes de todas las edades y profesiones?
Por allá en 1783, con el marco de la dinámica Newtoniana, el concepto de “estrellas obscuras” con suficiente alta densidad que incluso la luz no puede escapar de su atracción gravitacional que había sido anticipado por el filosofo y matemático John Mitchell.
Casi inmediatamente después Albert Einstein presento su teoria general de la relatividad en 1915, lo cual suplanto la descripción de Newton acerca del Universo y revelo como el espacio y el tiempo están íntimamente relacionados, su colega alemán Karl Schwarzschild y el holandés Johannes Droste inmediatamente derivaron ecuaciones nuevas para un punto esférico masivo.
Aun cuando en aquel momento el asunto era aun una curiosidad matemática, luego de un cuarto de siglo la física nuclear descubrió que las estrellas suficientemente masivas colapsarían bajo su propio peso hasta llegar a esos previamente teorizados agujeros negros.
Su existencia fue eventualmente confirmada por los astronomos usando poderosos telescopios, y mas recientemente con la colision de agujeros negros los cuales fueron lass fuentes de las ondas gravitacionales detectadas por la instrumentacion del LIGO en Estados Unidos.
Visión de un agujero negro
Un objeto denso
Las densidades de tales objetos es apabullante. Si nuestro Sol llegara a ser un agujero negro, este necesitaría colapsar desde su actual tamaño de 1,4 millones de kilómetros de diámetro hasta un radio de solo 3km (6 km de diámetro). Su densidad promedio con su “radio de Schwarzschild” estaría cerca de 20 mil millones de toneladas por centímetro cubico.
El incremento en la atracción gravitatoria en las cercanías de un agujero negro pueden ser dramáticas. En la Tierra la fortaleza de la atracción gravitacional es casi la misma en sus pies tal y como en su cabeza, la cual esta un poquito mas lejos del planeta. Pero cerca de algún agujero negro, la diferencia de la atracción gravitacional entre cabeza y pies es tan grande que usted seria estirado hasta un nivel atómico en un proceso llamado espaguetificacion.
En 1958, el fisico americano david Finkelstein fue el primero en darse cuenta de la verdadera naturaleza que ha llegado a llamarse “horizonte de eventos” de un agujero negro. El describió su frontera alrededor de un agujero negro como una perfecta membrana unidireccional. Es una intangible superficie encapsulando una esfera sin retorno. Una vez dentro de esta esfera, la atracción gravitacionaldel agujero negro es demasiado grande para escapar – incluso para la luz.
En 1963, el matematico Neozelandes Roy Kerr resolvio las ecuaciones para un mas realistico agujero negro rotando. Estas produjeron curvas del espacio tiempo encerradas que permitieron un movimiento hacia atrás a traves del tiempo. Mientras estas soluciones extrañas de las ecuaciones de la relatividad general aparecio en 1949 en un trabajo del lógico Austro-americano Kurt Godel, del cual se piensa que debe ser un artefacto matematico aun lejos de ser explicado.
Visión de un agujero de gusano
Agujeros negros y agujeros blancos
En 1964, dos americanos, la escritora Ann Ewing y el físico teórico John Wheeler, presentaron el termino “agujero negro”. Luego en 1965, el astrofísico y teórico ruso Igor Novikov presento el termino “agujero blanco” para describir lo hipotéticamente opuesto a un agujero negro. El argumento fue que la materia que cae en un agujero negro, entonces quizás es expulsada hacia afuera en nuestro Universo a través de un agujero blanco.
Esta idea esta parcialmente enraizada en el conocido concepto matemático del puente Einsten-Rosen. Descubierto (matemáticamente) en 1916 por el físico austriaco Ludwig Flamm, y re-introducido en 1935 por Einstein y el físico americano e israelí Nathan Rosen, fue posteriormente denominada “agujero de gusano” por Wheeler. En 1962 Wheeler y el físico americano Robert Fuller explicaron por que tales agujeros de gusano podrían ser inestables para transportar incluso un solo protón a través del mismo Universo.
Hecho y ficción
No es sorprendente, la idea de entrar en un (agujero negro) portal y emerger en algún otro lugar del Universo – en el espacio y/o el tiempo- ha pproporcionado incontables narraciones de ciencia ficción, incluyendo al Doctor Who, Stargate, Fringe, Farscape, y Disney's Black Hole. Las siguientes producciones pueden simplemente decir que sus personajes están viajando a universos paralelos o al nuestro. Mientras parece matemáticamente factible, no hay a propósito, evidencia física que apoye la existencia de tales universos.
Pero esto no quiere decir que el viaje en el tiempo es asunto limitado, es decir no es real. Cuando viajamos a gran velocidad, o quizás caemos en un agujero negro, el paso del tiempo se ralentiza en relación con lo que experimentan los observadores estacionarios. Los relojes que vuelan rápido alrededor del mundo han demostrado esto, mostrando discordancias de tiempo acordes a la teoría especial de la relatividad de Einstein.
En 2014 la película Interstellar jugó con este efecto alrededor de un agujero negro, de esta manera creando un sentido de viajar hacia adelante en el tiempo para el astronauta Cooper (interpretado por Matthew McConaughey)
A pesar del extraño cariño de las personas con el nombre, la frase “agujero negro” es quizás de alguna forma engañoso. Esto implica un agujero en el espacio-tiempo a través del cual la materia cae, a diferencia de la materia que cae en un objeto increíblemente denso. Lo que sucede actualmente en el horizonte de eventos de un agujero negro es fuertemente discutido. El intento de entender esto, incluye el cuadro “divertido” de la teoría de cuerdas, o las descripciones de la gravedad cuántica de los agujeros negros conocidas como “gravedad cuántica de lazos” o (red burbujas de espines”.
Una cosa que parece ser cierta que los agujeros negros continuaran intrigando y fascinando por algún tiempo.
Alister Graham, es profesor de Astronomia en Swinburne University of Technology
Alister Graham
International Business TimesFebruary 10, 2017
Alister Graham, Swinburne University of Technology
Nuestro amor por los agujeros negros continua creciendo en la medida en que nuestro conocimiento acerca de esos cuerpos celestiales se expande. Las ultimas noticias es el descubrimiento de un raro agujero negro de “peso medio”, un familiar recién llegado de la familia de los agujeros negros.
Ya sabemos que algunos agujeros negros solo tienen unas pocas veces la masa del Sol, mientras que otros son mas de mil millones de veces mas masivos. Pero otros con masas intermedias, tales como uno de 2.000 veces la masa de nuestro Sol recientemente descubierto recientemente en un cúmulo estelar 47 Tucanae, son sorprendentemente elusivos.
Entonces que hay acerca de los agujeros negros, esas prisiones gravitacionales que atrapan cualquier cosa que se acerque a ellos, y que captura la imaginación de gentes de todas las edades y profesiones?
Por allá en 1783, con el marco de la dinámica Newtoniana, el concepto de “estrellas obscuras” con suficiente alta densidad que incluso la luz no puede escapar de su atracción gravitacional que había sido anticipado por el filosofo y matemático John Mitchell.
Casi inmediatamente después Albert Einstein presento su teoria general de la relatividad en 1915, lo cual suplanto la descripción de Newton acerca del Universo y revelo como el espacio y el tiempo están íntimamente relacionados, su colega alemán Karl Schwarzschild y el holandés Johannes Droste inmediatamente derivaron ecuaciones nuevas para un punto esférico masivo.
Aun cuando en aquel momento el asunto era aun una curiosidad matemática, luego de un cuarto de siglo la física nuclear descubrió que las estrellas suficientemente masivas colapsarían bajo su propio peso hasta llegar a esos previamente teorizados agujeros negros.
Su existencia fue eventualmente confirmada por los astronomos usando poderosos telescopios, y mas recientemente con la colision de agujeros negros los cuales fueron lass fuentes de las ondas gravitacionales detectadas por la instrumentacion del LIGO en Estados Unidos.
Visión de un agujero negro
Un objeto denso
Las densidades de tales objetos es apabullante. Si nuestro Sol llegara a ser un agujero negro, este necesitaría colapsar desde su actual tamaño de 1,4 millones de kilómetros de diámetro hasta un radio de solo 3km (6 km de diámetro). Su densidad promedio con su “radio de Schwarzschild” estaría cerca de 20 mil millones de toneladas por centímetro cubico.
El incremento en la atracción gravitatoria en las cercanías de un agujero negro pueden ser dramáticas. En la Tierra la fortaleza de la atracción gravitacional es casi la misma en sus pies tal y como en su cabeza, la cual esta un poquito mas lejos del planeta. Pero cerca de algún agujero negro, la diferencia de la atracción gravitacional entre cabeza y pies es tan grande que usted seria estirado hasta un nivel atómico en un proceso llamado espaguetificacion.
En 1958, el fisico americano david Finkelstein fue el primero en darse cuenta de la verdadera naturaleza que ha llegado a llamarse “horizonte de eventos” de un agujero negro. El describió su frontera alrededor de un agujero negro como una perfecta membrana unidireccional. Es una intangible superficie encapsulando una esfera sin retorno. Una vez dentro de esta esfera, la atracción gravitacionaldel agujero negro es demasiado grande para escapar – incluso para la luz.
En 1963, el matematico Neozelandes Roy Kerr resolvio las ecuaciones para un mas realistico agujero negro rotando. Estas produjeron curvas del espacio tiempo encerradas que permitieron un movimiento hacia atrás a traves del tiempo. Mientras estas soluciones extrañas de las ecuaciones de la relatividad general aparecio en 1949 en un trabajo del lógico Austro-americano Kurt Godel, del cual se piensa que debe ser un artefacto matematico aun lejos de ser explicado.
Visión de un agujero de gusano
Agujeros negros y agujeros blancos
En 1964, dos americanos, la escritora Ann Ewing y el físico teórico John Wheeler, presentaron el termino “agujero negro”. Luego en 1965, el astrofísico y teórico ruso Igor Novikov presento el termino “agujero blanco” para describir lo hipotéticamente opuesto a un agujero negro. El argumento fue que la materia que cae en un agujero negro, entonces quizás es expulsada hacia afuera en nuestro Universo a través de un agujero blanco.
Esta idea esta parcialmente enraizada en el conocido concepto matemático del puente Einsten-Rosen. Descubierto (matemáticamente) en 1916 por el físico austriaco Ludwig Flamm, y re-introducido en 1935 por Einstein y el físico americano e israelí Nathan Rosen, fue posteriormente denominada “agujero de gusano” por Wheeler. En 1962 Wheeler y el físico americano Robert Fuller explicaron por que tales agujeros de gusano podrían ser inestables para transportar incluso un solo protón a través del mismo Universo.
Hecho y ficción
No es sorprendente, la idea de entrar en un (agujero negro) portal y emerger en algún otro lugar del Universo – en el espacio y/o el tiempo- ha pproporcionado incontables narraciones de ciencia ficción, incluyendo al Doctor Who, Stargate, Fringe, Farscape, y Disney's Black Hole. Las siguientes producciones pueden simplemente decir que sus personajes están viajando a universos paralelos o al nuestro. Mientras parece matemáticamente factible, no hay a propósito, evidencia física que apoye la existencia de tales universos.
Pero esto no quiere decir que el viaje en el tiempo es asunto limitado, es decir no es real. Cuando viajamos a gran velocidad, o quizás caemos en un agujero negro, el paso del tiempo se ralentiza en relación con lo que experimentan los observadores estacionarios. Los relojes que vuelan rápido alrededor del mundo han demostrado esto, mostrando discordancias de tiempo acordes a la teoría especial de la relatividad de Einstein.
En 2014 la película Interstellar jugó con este efecto alrededor de un agujero negro, de esta manera creando un sentido de viajar hacia adelante en el tiempo para el astronauta Cooper (interpretado por Matthew McConaughey)
A pesar del extraño cariño de las personas con el nombre, la frase “agujero negro” es quizás de alguna forma engañoso. Esto implica un agujero en el espacio-tiempo a través del cual la materia cae, a diferencia de la materia que cae en un objeto increíblemente denso. Lo que sucede actualmente en el horizonte de eventos de un agujero negro es fuertemente discutido. El intento de entender esto, incluye el cuadro “divertido” de la teoría de cuerdas, o las descripciones de la gravedad cuántica de los agujeros negros conocidas como “gravedad cuántica de lazos” o (red burbujas de espines”.
Una cosa que parece ser cierta que los agujeros negros continuaran intrigando y fascinando por algún tiempo.
Alister Graham, es profesor de Astronomia en Swinburne University of Technology