La formación de agujeros negros es uno de los temas más curiosos de quienes están muy interesados en el universo y especialmente en el espacio y la astronomía.
Los agujeros negros se pueden resumir como grandes campos gravitatorios de los que no puede escapar la materia ni las ondas de radiación que viajan por el vasto espacio. Los agujeros negros, que han sido objeto de muchas novelas y películas de ciencia ficción desde el pasado hasta el presente, se describen como una de las figuras misteriosas del espacio. Esencialmente, los agujeros negros son estrellas muertas que han expirado. En este artículo , puedes encontrar todos los detalles que necesitas saber sobre qué son las figuras espaciales llamadas agujeros negros y cómo surgieron.
¿Qué es un agujero negro?
Cuando se definen los agujeros negros , en los términos más generales y descriptivos, los agujeros negros son áreas con una masa tan grande que cualquier materia en el espacio puede escapar. Los agujeros negros, también conocidos como estrellas muertas, son las únicas áreas en el espacio donde ni siquiera la radiación puede escapar. Los agujeros negros, que son estrellas que han llegado al final de su vida útil y se han quedado sin energía, aparecen cuando una estrella masiva colapsa sobre sí misma cuando se agota su combustible principal. Según las investigaciones realizadas en el espacio, en las investigaciones realizadas hasta el día de hoy se han visto muchos agujeros negros diferentes y se han determinado sus posiciones en el espacio-tiempo.
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¿Cómo se producen los agujeros negros?
La formación de agujeros negros es un tema intrigante. Uno de los temas más curiosos es cómo surgen los agujeros negros, que son enormes campos gravitatorios de los que ni la radiación ni la luz pueden escapar.
Para explicar esto, antes que nada, es necesario entender bien qué tipo de vida tiene la estrella. Porque mencionamos anteriormente que los agujeros negros son estrellas muertas. Es por eso que puedes imaginar una estrella como un reactor termonuclear gigante. El combustible necesario para que este reactor termonuclear funcione son las reacciones de fusión que tienen lugar en el núcleo de la estrella.
Las reacciones de fusión son un proceso espontáneo en el núcleo de cada estrella. En tales reacciones, los elementos con números atómicos más pequeños, como el hidrógeno, entran en acción entre sí.
Los hidrógenos se fusionan entre sí en el núcleo de la estrella, convirtiéndose en elementos formados por átomos más grandes como el helio. Durante esta fusión, llamada fusión, los elementos emiten mucha energía. La energía en cuestión empuja los átomos del interior de la estrella hacia el exterior, hacia el vacío del espacio.
A pesar de este empuje, existe otra fuerza que impide que la estrella se disperse y desaparezca en el plano espacio-temporal como una nube de polvo. Nuevamente, la fuerza gravitacional que emana del núcleo de la estrella entra en juego en este punto. Por lo tanto, esta fuerza, que se realiza en una dirección hacia adentro entre los átomos, proporciona equilibrio al hacer retroceder los átomos empujados hacia afuera por la reacción de fusión. De esta manera, las estrellas logran mantenerse en un estado de equilibrio, lo que en términos científicos se denomina equilibrio hidrostático.
Interrupción del equilibrio hidrostático en la formación de agujeros negros
El equilibrio hidrostático tiende a romperse a medida que se forman los agujeros negros . En este proceso, la reacción de fusión, es decir, empujar los átomos fuera de la estrella, no es un proceso que dure una eternidad. Las estrellas se forman a partir de la nube de gas y polvo que se formó en el espacio antes que ellas.
Estas nubes de gas y polvo, llamadas nebulosas, son nubes de polvo esparcidas por estrellas que han expirado antes. Hay ciertas proporciones de átomos de hidrógeno en esta nube de gas y polvo.
Dado que el número de átomos en cuestión es cierto, después de un tiempo, cuando la cantidad de hidrógeno que la estrella puede consumir llega al final, se considera que la estrella ha consumido todo su combustible. En este proceso, la reacción de fusión se ralentiza gradualmente, pero no se ralentiza el efecto gravitacional que proporciona el equilibrio de la estrella. Por lo tanto, la gravedad cada vez más dominante interrumpe el equilibrio hidrostático y la estrella comienza a colapsar sobre sí misma.
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Formación de agujeros negros
El proceso de formación de agujeros negros se está acelerando ya que se altera el equilibrio hidrostático de la estrella. A medida que los elementos pesados del cuerpo de la estrella comienzan a colapsar hacia adentro, se producen cambios en los átomos.
Los electrones que orbitan alrededor de los átomos se acercan entre sí. Con este enfoque, los átomos comienzan a repelerse entre sí. Cuando dicho empuje supera la gravedad en un punto fuerte, la estrella explota con una fuerza tremenda. Estas explosiones se denominan supernovas en ciencias espaciales y las más grandes se denominan hipernovas.
Después de que ocurre la supernova, una gran cantidad de energía y átomos se dispersan en el espacio. A medida que estos átomos se dispersan en el espacio, forman nebulosas de polvo y gases. Las nebulosas son una especie de casa natal que permite que se formen nuevas estrellas con el principio gravitatorio. Así como en el equilibrio entre la vida y la muerte en la naturaleza, el polvo de una estrella muerta provoca la vida de una nueva estrella en el equilibrio del espacio.
Sin embargo, después de la supernova, solo queda materia atrapada en el núcleo de la estrella. En algunos casos, estos materiales forman nuevas estrellas, que reciben nombres diferentes. A veces crea agujeros negros. Si la masa de la estrella que colapsa y explota sobre sí misma supera cierto límite, aparecerán agujeros negros en lugar de una nueva estrella, ya que la densidad alcanzará niveles increíbles.
Los agujeros negros, que tienen la capacidad de doblar el tejido del espacio-tiempo que compone el universo mucho más que los objetos de masa normal, tienen una fuerza gravitatoria de la que ni siquiera la radiación puede escapar.
Densidad de agujeros negros
El nivel de densidad de un agujero negro es un tema bastante difícil de entender. Sin embargo, al ejercitar su imaginación, puede comprender cuán intensamente gravitacional tienen los agujeros negros. Imagina una masa millones de veces mayor que la del Sol. Cuando ajustas o comprimes toda esta masa en la superficie de la ciudad en la que vives, puedes darte cuenta de la densidad de los agujeros negros.
Como recordará de las lecciones de física, la densidad es un valor que se obtiene dividiendo la masa por el volumen. Desde este punto de vista, mientras que la densidad es directamente proporcional a la masa, es inversamente proporcional al volumen. Los cuerpos celestes gigantes, como los agujeros negros, que no son difíciles de detectar en el espacio, tienen volúmenes extremadamente pequeños, aunque su masa es extremadamente grande. Esto significa una densidad inconcebible.
¿Por qué los agujeros negros son de color negro?
El color negro de los agujeros negros trae consigo mucha controversia. Dado que la luz que llega a los agujeros negros también se ve afectada por la fuerza gravitacional, no hay reflejo de la luz hacia atrás. Debido a que la luz no puede escapar del horizonte de los agujeros negros, cuando miras un agujero negro en el espacio, solo puedes ver una masa negra, como sugiere su nombre.
De hecho, los agujeros negros no son de color negro. Como no puedes ver nada allí, puedes decir que lo que detectas con tus ojos es un agujero negro. Por lo tanto, los agujeros negros son negros porque no reflejan la luz hacia el observador que los mira.
Con una observación cuidadosa, es posible ver agujeros negros. Los efectos indirectos de los agujeros negros fueron observados por primera vez por el Telescopio Hubble. Se ha observado que las estrellas alrededor de estos enormes campos gravitatorios exhiben movimientos extraños. Luego, en 2016, se detectaron y registraron por primera vez ondas gravitacionales que deberían haberse formado como resultado de la colisión entre agujeros negros.
De esta forma, ha sido posible dar un paso importante para probar la existencia de agujeros negros a partir de experimentos y observaciones. La investigación sobre los agujeros negros finalmente alcanzó su punto máximo en 2019. Al fotografiar agujeros negros por primera vez, los científicos lograron demostrar que los agujeros negros existen dentro del alcance de las predicciones de la Teoría de la Relatividad.
¿Qué tan grande debería ser una estrella creadora de agujeros negros?
La magnitud de la estrella que crea un agujero negro puede variar. Porque no todos los agujeros negros se forman como resultado de que una estrella consuma su combustible. Si ese fuera el caso, habría que ver innumerables agujeros negros en el universo.
Este límite de masa se denomina límite de Chandrasekhar. Esta masa, que se cree que es 1,5 veces la del Sol, puede ser hasta 3 veces en algunos casos.
En otras palabras, una estrella que tiene el potencial de formar un agujero negro en el espacio exterior debe tener una masa de al menos 3 veces la masa del Sol. Según los estudios, las estrellas con menos de este límite de masa dejan una esfera blanca de luz cuando consumen su combustible y mueren. Tales estrellas se llaman enanas blancas en la ciencia espacial.
Durante la formación de las enanas blancas, las partes exteriores de la estrella se dispersan en el espacio y forman nebulosas formadoras de planetas. Los planetas, incluida nuestra Tierra, se forman en estas nubes de gas y polvo.
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¿Qué sucede si caemos en un agujero negro?
El tema de caer en un agujero negro es un tema que es el tema de muchas novelas de ciencia ficción e incluso películas, especialmente en la cultura popular. A la luz de los estudios científicos, aún no se ha obtenido información completa sobre lo que sucede dentro de los agujeros negros o qué tipo de eventos ocurren dentro de estas masas masivas. Sin embargo, como nos dice la Teoría de la Relatividad, se pueden adelantar algunas tesis sobre qué tipo de proceso ocurre dentro de los agujeros negros. Un astronauta que se encuentre cerca de cuerpos celestes con altas fuerzas gravitatorias, como los agujeros negros, estará bajo la influencia de fuerzas base llamadas fuerzas de marea.
De acuerdo con estas fuerzas, diferentes partes de su cuerpo estarán sujetas a diferentes fuerzas gravitatorias. Los pies de un astronauta que primero cayó en el agujero negro con los pies estarán expuestos a más fuerza gravitatoria en el agujero negro que su cabeza, por lo que el astronauta se estirará como una goma o un espagueti . Esta analogía es definida por Stephen Hawking como espaguetización.
