Los agujeros negros son regiones del espacio-tiempo que evitan que cualquier cosa, incluida la luz, se escape.
La razón de esto es que los agujeros negros son extremadamente densos, por lo que la velocidad de escape requerida para escapar del agujero negro debe ser enorme. Debe quedar claro que un agujero negro es una distorsión del espacio-tiempo (Einstein había descrito el espacio como un tejido que puede distorsionarse y producir gravedad). Las matemáticas que involucran la región alrededor de un agujero negro nos han mostrado que hay una superficie definida (el horizonte de eventos) que actúa como una barrera de información. Esto significa que una vez que un objeto pasa este horizonte de eventos, no hay vuelta atrás. Un punto crucial que se debe hacer es que al final de la vida de una estrella se forma un agujero negro.
Una persona clave que ha contribuido a nuestra comprensión de los agujeros negros ha sido Karl Schwarzschild. En 1916, Schwarzschild descubrió la primera solución moderna de relatividad general que caracterizaría los agujeros negros. La forma en que observamos los agujeros negros es mediante la observación de cómo la radiación electromagnética, la luz, interactúa en los agujeros negros. Es de gran importancia y también es difícil determinar cómo los agujeros negros se forman y evolucionan con el tiempo. Una cosa que me parece muy interesante acerca de la astronomía es cómo los físicos pueden determinar los fenómenos físicos que están tan lejos y son capaces de encontrar mecanismos para ese fenómeno en particular.
¿Cómo se forma exactamente un agujero negro? De que esta hecho? ¿Qué propiedades hacen un agujero negro distinto? Todas estas son preguntas fundamentales en las que los científicos, incluido Stephen Hawking, han pasado innumerables décadas trabajando para comprender mejor el universo. Sabemos que un agujero negro ocurre al final de la vida de una estrella. Pero ¿cuál es exactamente el mecanismo que una estrella relativamente grande condensa en un agujero negro de extraordinaria gravedad?
El mecanismo a través del cual una estrella se convierte en un agujero negro se llama colapso gravitacional. Sabemos que cada objeto en el universo experimenta alguna magnitud de gravedad. ¿Qué evita que el objeto se derrumbe sobre sí mismo? En el caso de las estrellas, la presión interna coincide con la gravedad que actúa sobre ese objeto para evitar el colapso. Sin embargo, cuando esa presión interna ya no es suficiente para igualar la fuerza de la gravedad, la estrella colapsa sobre sí misma. Esto suele ocurrir cuando la estrella se está quedando sin combustible, que cuando se quema ayuda a crear presión. Cuando se produce este colapso gravitacional, se libera mucha energía en el proceso. Sin embargo, si hubiera un observador externo que observara este fenómeno, no serían testigos de este proceso. La razón de esto es que el observador vería que la materia que cae cae lentamente y se detiene justo antes del horizonte de eventos (dilatación del tiempo gravitacional).
Una vez que se ha formado un agujero negro, es capaz de crecer mediante la adición de masa. Es posible que 2 agujeros negros se fusionen para crear agujeros negros supermasivos. Un importante descubrimiento realizado por Stephen Hawking en 1974 tiene que ver con la emisión de pequeños fragmentos de radiación térmica de los agujeros negros. Anteriormente, se pensaba que los agujeros negros son completamente negros, sin embargo, Hawking demostró, a través de la teoría cuántica de campos, que un agujero negro emite partículas en un espectro de cuerpo negro perfecto. Los agujeros negros más grandes emiten menos radiación en comparación con los agujeros negros más pequeños, que emiten más. Esta emisión es la responsable de la evaporación de los agujeros negros. Por lo tanto, mientras más radiación (agujeros negros más pequeños) se emita, más rápida será la velocidad de evaporación.
Es muy difícil detectar los agujeros negros de la Tierra simplemente porque no hay un mecanismo conocido para detectarlos. Una forma de medir los agujeros negros es observar el caso en que se emite un destello de luz debido a la radiación de Hawking. Sin embargo, el problema con esto es que la escala de tiempo es tan corta que es difícil de medir.
