Un agujero negro es una región del espacio con una fuerza gravitatoria tan intensa que nada puede escapar de su atracción, incluso la luz. Si un agujero negro se tragara la Tierra, sería un evento catastrófico con consecuencias desconocidas.
Que Pasa Si Un Agujero Negro Se Traga La Tierra
Cuando dos agujeros negros se fusionan, se crea un agujero negro supermasivo. Durante este proceso, se genera un poderoso estallido de ondas gravitacionales y radiaciones intensas que pueden ser detectadas mediante ondas de radio, rayos gamma y rayos X.
¿Qué pasaría si un agujero negro se traga el Sol?
Ilustración artística de un agujero negro con material girando a su alrededor antes de ser absorbido por su poderoso campo gravitacional. A diferencia de lo que se cree, los agujeros negros no son agujeros vacíos, sino que contienen una gran cantidad de materia en un espacio muy reducido. Esto se debe a su alta compacidad, lo que les otorga una gran fuerza gravitacional.
En comparación con la gravedad que experimentamos en la Tierra, la gravedad de un agujero negro es mucho más intensa. La gravedad es lo que nos hace caer al suelo en lugar de flotar cuando soltamos algo. Al subirnos a una báscula, medimos nuestra fuerza gravitacional, es decir, nuestro peso. Cuanta más materia tenga un objeto, mayor será su gravedad y, por lo tanto, su peso.
La gravedad de un agujero negro es tan poderosa que incluso la luz no puede escapar de ella. Incluso si una estrella brillante se encuentra cerca de un agujero negro, este no será visible. A diferencia de otros objetos, los agujeros negros no reflejan la luz, sino que la absorben de forma permanente. Además, también absorben cualquier materia que se acerque demasiado a ellos.
¿Qué es lo único que puede salir de un agujero negro?
Abraham Andreu
14 oct 2021 2100h
Stephen Hawking
Stephen HawkingReuters
Anteriormente se creía que los agujeros negros no permitían la salida de nada. Sin embargo, Stephen Hawking teóricamente demostró que existía algo que sí podía escapar: la radiación. A pesar de que el físico británico nunca pudo demostrar esta teoría en la práctica debido a su dificultad, se le conoce como la Radiación de Hawking.
Cuando Stephen Hawking falleció en 2018, se llevó consigo los conocimientos más destacados sobre los agujeros negros hasta ese momento. Durante su vida, se dedicó a demostrar teóricamente las hipótesis de Albert Einstein sobre la teoría de la relatividad en relación a una explicación lógica de los agujeros negros. Aunque no pudo probarlo en la práctica, nunca dejó de estudiar este fenómeno astrofísico.
Antes de Hawking, se creía que los agujeros negros no permitían la salida de nada, es decir, cualquier cosa que ingresara en ellos se perdería para siempre. Sin embargo, Hawking teóricamente demostró que la radiación podía escapar de los agujeros negros, lo que significa que pueden perder parte de su oscuridad, emitir energía e incluso desvanecerse. Esta teoría, conocida como la Radiación de Hawking, ha sido respaldada cada vez más y casi demostrada en la práctica por una estudiante doctoral de la Universidad de Hiroshima, Japón.
¿Que hay dentro de un agujero negro Según Hawking?
Stephen Hawking predijo que los agujeros negros pueden emitir radiación de forma espontánea, algo que los científicos llevan décadas tratando de demostrar. Investigadores de la Universidad Complutense de Madrid han propuesto un criterio teórico para detectar este efecto en el laboratorio, un hallazgo que un físico israelí afirma haber conseguido.
En los años 70, Stephen Hawking predijo que un agujero negro podría emitir espontáneamente pares de partículas. Según su teoría, una de ellas sería tragada por el agujero, pero la otra escaparía hacia fuera, lo que un observador externo vería como una emisión espontánea de radiación por parte del agujero.
El problema es que esta emisión es muy débil. Detectarla es una tarea casi imposible debido a su baja temperatura. Sin embargo, científicos de todo el mundo han estado tratando de imitar este fenómeno en el laboratorio utilizando diferentes métodos.
En un estudio reciente, investigadores de la Universidad Complutense de Madrid han propuesto dos criterios teóricos para detectar la presencia de esta radiación. Uno de ellos revela que se pueden medir violaciones de ciertas desigualdades matemáticas producidas por la emisión espontánea de radiación del agujero negro acústico. El otro criterio se basa en detectar el entrelazamiento cuántico de los fonones, algo que existiría tras la emisión espontánea de radiación.
El siguiente paso es probar estas técnicas teóricas en el laboratorio, algo que un grupo experimental del Instituto Technion en Israel está llevando a cabo. Si se confirma, sería la primera observación de la emisión espontánea de radiación de Hawking, lo que sería un hito a nivel mundial.
¿Qué es un agujero blanco?
En un corto período de tiempo después de su formación debido al colapso de una nube de material, un agujero negro podría transformarse en su opuesto temporal, es decir, en un agujero blanco que en lugar de retener las partículas en su interior, las expulsa. Después de varias transiciones rápidas de este tipo, el material colapsado se establecería en una configuración sin horizontes. Una investigación en la que participa la Universidad Complutense de Madrid está estudiando la naturaleza teórica de estas regiones del espacio y la gravedad cuántica para respaldar esta especulación y proporcionar evidencia adicional.
Según esta investigación, los agujeros negros identificados como tales podrían ser en realidad estrellas de alta densidad que se transforman en agujeros blancos en un corto período de tiempo. Estos agujeros blancos, en lugar de capturar todo en su interior, expulsan la luz. El estudio publicado en Classical and Quantum Gravity concluye que los agujeros negros no se comportan de acuerdo con la teoría de la relatividad general y, por lo tanto, son fundamentalmente diferentes.
Esta transición estaría acompañada de una explosión causada por la expulsión del material que formó originalmente el agujero negro. Se espera que este fenómeno pueda ser detectado en futuras observaciones de ondas gravitacionales. El objetivo de este estudio es comprender el efecto de las modificaciones de la relatividad general en los agujeros negros y cómo esto afecta la emisión de luz y ondas gravitacionales.
Los investigadores han calculado el intervalo de tiempo necesario para que un agujero negro se transforme en un agujero blanco utilizando un enfoque basado en el efecto túnel de la mecánica cuántica. Este cálculo es esencial para comprender las implicaciones físicas y observacionales de esta propuesta. Al conectar la física microscópica con la experimental, se espera mejorar nuestro conocimiento sobre la naturaleza teórica de los agujeros negros y la gravedad cuántica.
Este estudio ha sido realizado en colaboración con el Instituto de Astrofísica de Andalucía, el Instituto de Estructura de la Materia de Madrid y la Universidad de Cape Town de Sudáfrica.
¿Qué pasa con lo que absorbe un agujero negro?
Esquema de la perturbación causada por la absorción de una estrella de neutrones por un agujero negro. Una estrella de neutrones orbita un agujero negro formando un sistema binario y, finalmente, el agujero negro absorbe la estrella de neutrones. Este cataclismo relativista altera la curvatura del espacio-tiempo y genera ondas gravitacionales, cuya existencia fue predicha por Albert Einstein hace un siglo. Estas ondas ya se han medido en fusiones de agujeros negros o estrellas de neutrones, pero es la primera vez que se detectan en este tipo de sistema binario. Los científicos consideran este descubrimiento como un hito destacado.
Las estrellas de neutrones son los objetos más densos del Universo y pueden modificar el espacio-tiempo. Son los restos de estrellas masivas y son muy poco frecuentes. Las ondas gravitacionales son una forma excelente de estudiar estos objetos compactos, que son prácticamente invisibles para los telescopios.
Este descubrimiento de fusiones de estrellas de neutrones y agujeros negros fuera de nuestra galaxia es importante, ya que no se habían encontrado sistemas binarios de este tipo en la Vía Láctea. Ahora podemos empezar a comprender cuántos de estos sistemas existen, con qué frecuencia se fusionan y por qué no se han encontrado ejemplos en nuestra galaxia.
El premio Nobel de Física fue otorgado a Roger Penrose, Reinhard Genzel y Andrea Ghez por sus descubrimientos sobre los agujeros negros. Los investigadores han detectado señales que corresponden a dos colisiones entre agujeros negros y estrellas de neutrones. Estos eventos ocurrieron a distancias de 900 y 1000 millones de años luz. Aunque no se detectaron emisiones luminosas asociadas a estos sucesos, los científicos creen que el agujero negro absorbió directamente la estrella de neutrones.
Desde que se pusieron en funcionamiento los detectores LIGO, Virgo y KAGRA, se han detectado numerosas fusiones de agujeros negros y estrellas de neutrones. Estos esfuerzos internacionales han sido reconocidos con el premio Nobel de Física. Los detectores mejorarán su sensibilidad y continuarán su actividad el próximo año.
Las ondas gravitacionales son una nueva forma de explorar el Universo y pueden revelar todo tipo de fenómenos colosales. El proyecto LIGO ha triunfado y ha proporcionado un registro sónico de la historia del Universo.
¿Cómo se puede salir de un agujero negro?
La existencia de los agujeros negros en el universo ha sido predicha desde hace mucho tiempo. Estas regiones del espacio son tan densas que ni siquiera la luz puede escapar de ellas. La idea se remonta a 1783, cuando el geólogo y clérigo británico John Michell predijo su existencia basándose en las leyes de la gravitación universal de Newton y el concepto de velocidad de escape. La velocidad de escape es la velocidad necesaria para que un objeto pueda alejarse indefinidamente de otro cuerpo, contrarrestando la fuerza de atracción gravitacional. Por ejemplo, para que un cohete pueda salir de la Tierra hacia el espacio, necesita alcanzar una velocidad mayor a 112 kilómetros por segundo. Sin embargo, si quisiera salir de un agujero negro, necesitaría superar los 300 mil kilómetros por segundo, que es la velocidad de la luz. Hasta ahora, no se ha encontrado nada que pueda superar esta velocidad. La existencia de los agujeros negros fue predicha de manera más precisa por Albert Einstein en 1915, con su Teoría General de la Relatividad. Según esta teoría, la gravedad es consecuencia de la curvatura del espacio-tiempo causada por la masa de los cuerpos. Einstein le dio una nueva perspectiva a nuestra comprensión del universo al introducir la geometría en su estructura. Aunque todavía no se comprende completamente cómo funcionan los agujeros negros, se cree que se forman a partir de la muerte de estrellas masivas o que se encuentran en el centro de las galaxias. En 2019, se obtuvo evidencia directa de la existencia de un agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia Messier 87, gracias a la primera fotografía tomada por el Telescopio del Horizonte de Sucesos. En la superficie de un agujero negro, llamada horizonte de sucesos, cualquier objeto que entre no puede salir a menos que tenga una velocidad de escape mayor a la de la luz. En su camino hacia el centro de un agujero negro, un astronauta se encontraría con una singularidad, una región con densidad infinita donde la materia se contrae. Aunque los agujeros negros se explican mediante la Teoría General de la Relatividad, el físico Stephen Hawking introdujo ecuaciones de la Mecánica Cuántica para intentar describir lo que ocurre cuando un objeto cae en el horizonte de sucesos. Según Hawking, las partículas que caen en el agujero negro no desaparecen por completo, sino que forman pares de partícula-antipartícula que se aniquilan. Sin embargo, las teorías de Hawking y la Teoría General de la Relatividad son actualmente irreconciliables, lo que plantea interrogantes sobre la evolución y desaparición de los agujeros negros. Aunque la primera ley de la termodinámica afirma que la materia y la energía no se pueden crear ni destruir, sino que se transforman, la Mecánica Cuántica podría permitir que un agujero negro se evapore y desaparezca por completo. Quedan muchas preguntas por responder en relación a los agujeros negros y su impacto en el universo.
¿Por qué la luz no se escapa de los agujeros negros?
Agujeros negros
Los agujeros negros son objetos supermasivos que deforman el EspacioTiempo de tal manera que la luz no puede escapar de ellos debido a su masa y energía. Sin embargo, surge la pregunta de si las ondas gravitatorias generadas por un agujero negro también se verían afectadas por esta deformación del EspacioTiempo. Si las ondas gravitatorias no pudieran escapar, sería como si el agujero negro no existiera.
Una definición de agujero negro es un cuerpo cuya velocidad de escape es igual o superior a la de la luz. Por lo tanto, en esta definición, no nos importa tanto si las ondas gravitatorias pueden escapar o no del agujero negro.
Sin embargo, si consideramos la existencia de bosones gravitatorios virtuales responsables de las interacciones gravitatorias, la teoría de la relatividad nos indica que no pueden moverse a velocidades mayores que la luz. Si esto es cierto, entonces los gravitones no podrían escapar del agujero negro y, por lo tanto, el agujero negro dejaría de ejercer interacciones gravitatorias. Sin embargo, algunos fenómenos astrofísicos son atribuidos a agujeros negros, lo que sugiere que esta teoría no es del todo precisa.
La teoría gravitatoria de la Relatividad General, que fundamenta los agujeros negros, no presenta problemas en relación a la deformación del espacio tiempo creada por el agujero negro y los efectos gravitatorios atribuidos a él. En otras palabras, el agujero negro y la singularidad del EspacioTiempo son la misma cosa.
La complicación surge cuando introducimos conceptos cuánticos y atribuimos las interacciones gravitatorias a partículas bosónicas llamadas gravitones. ¿Escaparían los gravitones del agujero negro? No soy un especialista en este campo, pero puedo mencionar algunas ideas sin utilizar fórmulas.
La pregunta se puede plantear de manera más amplia: ¿algo puede escapar de un agujero negro? Según las teorías, sí. Las fluctuaciones cuánticas en el horizonte del agujero negro permiten la aparición de pares de partícula-antipartícula. Uno de los miembros de este par es absorbido hacia el interior del agujero negro, mientras que el otro miembro escapa. Si la partícula que queda fuera es una antipartícula, al colisionar con una partícula, dará lugar a radiación que parecerá emitida por el agujero negro. Si es una partícula, el agujero negro se comportará como una fuente de creación de materia. Estos procesos eventualmente llevarán a la evaporación del agujero negro.
Este proceso, aplicado a gravitones y antigravitones, podría resolver la dificultad planteada. Sin embargo, es importante tener en cuenta que la radiación de Hawking, la emisión de partículas mencionada por Antonio, solo sería observable en agujeros negros primordiales provenientes de fluctuaciones en la densidad de masa del universo primitivo. Para agujeros negros con masas similares a la de nuestro Sol, la radiación de Hawking sería apantallada por la radiación de fondo de 3 Kelvin. La única manera de detectar la evaporación de un agujero negro sería a través de la radiación Cherenkov cuando colisionara con nuestra atmósfera, pero esto requeriría que el agujero negro tuviera el tamaño de un átomo y la masa de una montaña.
En resumen, la pregunta sobre si las ondas gravitatorias pueden escapar de un agujero negro no tiene sentido si no se considera dentro del marco de una teoría cuántica de la gravedad. Clásicamente, la gravedad es la deformación del EspacioTiempo generada por las masas, lo que hace que los cuerpos libres no se muevan en línea recta y pueda asimilarse a una fuerza. Sin embargo, aún no se ha demostrado cuánticamente que un conjunto de partículas en interacción gravitatoria pueda generar un agujero negro, ni que la interacción gravitatoria sea un campo cuantizable y exista un cuanto del campo. Solo cuando exista una teoría cuántica de la gravedad se podrá responder adecuadamente a esta pregunta.
Concluir
Si un agujero negro se traga el Sol, este colapsaría en su interior y su masa se sumaría a la del agujero negro. No se sabe con certeza qué sucede con lo que absorbe un agujero negro. La única cosa que puede salir de un agujero negro es la radiación de Hawking, que se produce debido a fluctuaciones cuánticas cerca del horizonte de sucesos. La luz no puede escapar de los agujeros negros debido a su enorme gravedad, que curva el espacio-tiempo de tal manera que cualquier cosa que entre en su horizonte de sucesos queda atrapada. No se sabe cómo se puede salir de un agujero negro, ya que la teoría actual de la relatividad general no lo permite. Un agujero blanco es una hipotética región del espacio-tiempo opuesta a un agujero negro, donde la materia y la energía son expulsadas en lugar de ser absorbidas. Según Hawking, dentro de un agujero negro hay una singularidad, un punto de densidad infinita donde las leyes de la física tal como las conocemos dejan de tener sentido.
Enlace fuente
https://spaceplace.nasa.gov/black-hole-rescue/sp/
https://www.publico.es/ciencias/espacio-e-investigacion-agujero-negro-absorbe-estrella-neutrones-hito-deteccion-ondas-gravitacionales.html
https://www.businessinsider.es/casi-demuestran-existe-algo-escapa-agujeros-negros-947801
https://www.ugr.es/~agros/ugr/fisica11.htm
https://aristeguinoticias.com/1511/kiosko/es-posible-salir-de-un-agujero-negro/
https://www.ucm.es/otri/descubren-nuevas-evidencias-de-la-transicion-al-blanco-de-los-agujeros-negros
https://www.ucm.es/otri/a-un-paso-de-demostrar-la-radiacion-de-hawking
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