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11 de abril de 2019

¿Qué es un agujero negro?

Un agujero negro es una zona del Universo desde la que nada puede salir y todo lo que se le acerque es absorbido. El día 10 de marzo de 2019 se pudo fotografiar uno por primera vez.


Un agujero negro es uno de los objetos más extraños en el espacio. 

Es un área en el espacio donde la gravedad es tan fuerte que incluso la luz no puede escapar de él. 

La gravedad es la fueza que te atrae al suelo. Intenta saltar, ¿acaso te quedas flotando en el aire? No, vuelves a pisra el suelo, porque te atrae la fuerza de la gravedad.

Ahora imagina que todo el planeta es jalado hacia un aguejero, ¡ahora imagina que todo el Sistema Solar, con el Sol y todos los planetas es jalado hacia un agujero en el espacio! Pues eso es un agujero negro.

Como la luz no puede escapar de este agujero, éste aparece negro. 

La luz puede viajar más rápido que cualquier cosa que conozcamos, a una velocidad de 300,000 kilómetros por segundo.

En un episodio de Los Simpons, Liza intenta domesticar a un mini agujero negro, pero las consecuencias son devastadoras:



Nada, nada puede escapar

Si la luz no puede escapar de un agujero negro, nada más que conozcamos puede. 

Un agujero negro no es realmente un agujero y no está vacío. Está lleno con una gran cantidad de material comprimido en un espacio extremadamente pequeño. Esto es lo que le da a un hoyo negro su gravedad tan fuerte. 

El término "agujero negro" es usado porque estos objetos, dentor del agujero, se observan como un inmenso pozo negro en el espacio, ya que esros objetos no irradian luz. 

Todo depende de la masa

La fuerza de gravedad de un cuerpo depende de su masa. Si la masa de un cuerpo es demasiado grande, su gravedad será tan alta que el cuerpo comenzará a atraer su propia materia. Después de atraerse completamente a sí mismo, continuará succionando todo lo que se le acerque, incluso la luz. En la medida que caiga más materia dentro de un agujero negro, más aumentará su masa y su fuerza de gravedad.

Es un “agujero” porque las cosas pueden caer, pero no salir de él, y negro porque ni siquiera la luz puede escapar.

Y, ¿cómo se forma un agujero negro?

Cuando se extingue una estrella de gran masa puede dar origen a un agujero negro. Las elevadas temperaturas de una estrella activa, provocan su expansión, contrarrestando su intensa fuerza de gravedad. Sin embargo, al enfriarse, la estrella comienza a contraerse. Si tiene una masa pequeña, como nuestro Sol o un poco más grande, reducirá su tamaño hasta convertirse en un cuerpo muy pequeño y muy denso. Pero si posee mucha materia, la fuerza con que se atraerán sus partículas será tan intensa, que se convertirá en un agujero negro.

Esta simulación a computadora realizado por la NASA muestra el nacimiento de un agujero negro.

 

Esta película muestra la formación de un Agujero Negro a partir de una Supernova. Al interior de esta estrella elementos livianos como el hidrógeno y el helio se van uniendo para formar elementos más pesados que terminan en un núcleo de hierro. Debido al agotamiento del combustible de hidrógeno y helio la estrella termina por colapsar en una gigantesca explosión de Supernova, que en algunos casos y debido a la inmensa fuerza gravitatoria del núcleo, se transforma en un Agujero Negro. Estrellas de neutrones también dan origen a Agujeros Negros.

Fuentes:

Pregúntale a un astrónomo

Guiteca

La Prensa (Perú)

10 de abril de 2019

La primera imagen de un agujero negro prueba (una vez más) que Albert Einstein tenía razón

Astrofísicos de todo el mundo dieron a conocer la primera imagen real de un agujero negro de la historia. Con ello, se obtiene la primera prueba directa de su existencia, predicha hace un siglo por Albert Einstein.


Hasta ahora se trataba de uno de los más enigmáticos objetos cósmicos, e incluso el propio físico alemán ponía en duda su existencia pese a que teóricamente existían.

La primera imagen de un agujero negro constituye "la prueba más directa" jamás obtenida de la "existencia" de estos cuerpos celestes, explica el astrónomo Frédéric Gueth, director adjunto del Instituto de Radioastronomía Milimétrica de Europa, que participó en el proyecto. Según la ley de la relatividad general publicada en 1915 por Albert Einstein, que permite explicar su funcionamiento, la atracción gravitacional de estos "monstruos" cósmicos es tal que no se les escapa nada:  

Son objetos que poseen una masa extremadamente importante en un volumen muy pequeño. Como si la Tierra estuviera comprimida en un dedal o el sol únicamente midiera 6 km de diámetro, explicó recientemente a la AFP Guy Perrin, astrónomo del Observatorio de París-PSL.

La fuerza de gravedad que emana del agujero negro es tan fenomenal que no se ha logrado recrear en laboratorio.

Pero sabemos que existen de dos tipos:

Los agujeros negros estelares, que se forman al final del ciclo de vida de una estrella y que son extremadamente pequeños: tratar de observar los más cercanos equivaldría a buscar distinguir una célula humana en la luna.

Los segundos, los agujeros negros supermasivos, se hallan en el centro de las galaxias y su masa está comprendida entre un millón y miles de millones de veces la del sol.

Los agujeros negros empezaron a crearse muy temprano en el universo, junto a las galaxias, por lo que "engordan" desde hace 10.000 millones de años. Pero su formación sigue siendo un misterio.

El agujero negro del que ahora se tiene una imagen, es uno de los más masivos de los que se conocen, con una masa 6.000 millones de veces superior a la del sol. Está situado a 50 millones de años luz de la Tierra, en el centro de la galaxia M87.

 

2 de octubre de 2018

Afirman haber encontrado restos de un Universo anterior

El célebre físico Roger Penrose cree haber localizado remanentes de agujeros negros que datan de antes del Big Bang. Es nueva evidencia a favor de la teoría de que el Universo atraviesa por infinitos ciclos de Big Bangs.


Una serie de anomalías luminosas que aparecen en ciertas imágenes de los científicos podrían ser restos de un Universo anterior. O por lo menos eso es lo que piensa Roger Penrose, el célebre físico de la Universidad de Oxford que a mediados de los sesenta explicó, junto a Stephen Hawking, cómo se forma una singularidad. Para Penrose, en efecto, esas extrañas espirales de luz serían restos de agujeros negros que lograron sobrevivir a la destrucción de un Universo que existió antes del Big Bang. 

"Lo que afirmamos -explica Penrose- es que estamos viendo el remanente final de un agujero negro que se evaporó en el eón anterior". Junto a un grupo de colegas, el investigador británico acaba de publicar sus conclusiones en Arxiv.org. 

Penrose es uno de los padres de una teoría llamada "Cosmología Cíclica Conforme" (CCC), según la cual el Universo pasa por una serie infinita de ciclos (eones), durante los cuales primero se expande y después se comprime hasta convertirse de nuevo en un punto. Lo cual podría permitir que, bajo ciertas condiciones, la radiación electromagnética sobreviviera a la destrucción de un Universo para pasar a formar parte del siguiente.

Y esos restos "supervivientes" son precisamente los que Penrose y sus colegas creen haber identificado en el Fondo Cósmico de Microondas (CMB), la débil radiación residual del Big Bang que impregna por completo el Universo en que vivimos.

Lea el artículo completo en: ABC Ciencia 

17 de marzo de 2018

Muere Stephen Hawking: 5 grandes aportes del prestigioso físico británico a la ciencia

1. Los agujeros negros

Hawking dedicó toda su vida a investigar las leyes que gobiernan el universo.

Muchos de sus trabajos giran en torno a los agujeros negros, por lo que no se extrañen al verlos aparecer también en los siguientes puntos.

Un agujero negro es una región del espacio con una cantidad de masa concentrada tan grande que no existe la posibilidad de que algún objeto cercano escape a su atracción gravitacional.

La idea de los agujeros negros es muy anterior a Hawking.
De hecho, las primeras nociones datan del siglo XVIII, pero fue la teoría de la relatividad general de Einstein, publicada en 1915, la que hizo que estas regiones espaciales empezaran a ser tomadas en serio.

En los años 70, Hawking tomó como base los estudios de Einstein para lograr una descripción de la evolución de los agujeros negros desde la física cuántica.
"Creo que mi mayor logro será que los agujeros negros no son completamente negros", dijo el físico el año pasado a la BBC.

"Efectos cuánticos —continuó— hacen que brillen como cuerpos calientes con una temperatura que es más baja cuanto más grande sea el agujero negro. Este resultado fue completamente inesperado y mostró que existe una profunda relación entre la gravedad y termodinámica".

Y agregó: "Creo que esto será clave para entender cómo las paradojas entre la mecánica cuántica y la relatividad general pueden resolverse".

2. La radiación de Hawking

Según Hawking, los efectos de las física cuántica hacen que los agujeros negros brillen como cuerpos calientes, de ahí que pierdan parte de su negritud.
En 1976, siguiendo los enunciados de la física cuántica, concluyó en su "teoría de la radiación" que los agujeros negros son capaces de emitir energía, perder materia e incluso desaparecer.

Roland Pease, periodista científico de la BBC, explica: "A un agujero negro le tomaría mucho tiempo evaporarse de esta manera, pero en sus últimos años, Hawking sostuvo que expiraría en un estallido de energía equivalente a un millón de megatones de bombas de hidrógeno".

Por eso, cuando en 2008 se inauguró el Gran Colisionador de Hadrones (LHC por su sigla en inglés) en las afueras de Ginebra, se generó una alta expectativa de que el acelerador de partículas pudiera crear agujeros negros microscópicos y así probar las ideas de Hawking.

De ser así, Pease afirma que el británico "con certeza" habría recibido el premio Nobel. Pero el LHC no ha conseguido dicha prueba.

3. Confirmación del Big Bang

El trabajo que hizo Hawking sobre los agujeros negros ayudó a probar la idea de que hubo una Gran Explosión o Big Bang al principio de todo.

Aunque había sido desarrollada en la década de los 40, la teoría del Big Bang aún no había sido aceptada por todos los cosmólogos.

Sin embargo, en colaboración con el matemático británico Roger Penrose, Hawking se dio cuenta de que los agujeros negros eran como el Big Bang al revés.

Lea el artículo completo en:

BBC Ciencia

6 de julio de 2015

¿Qué pasaría si te caes en un agujero negro?

En ese instante la realidad se dividiría en dos: en una de ellas la persona sería incinerada inmediatamente y en la otra se sumergiría en el agujero, totalmente ilesa.



El agujero negro es uno de los objetos cósmicos más extraños conocidos hasta ahora. Su naturaleza contiene misterios que permanecen fuera del entendimiento humano. ¿Qué sucedería si alguien cae en un agujero negro? Probablemente pensemos que acabaría aplastado, pero la realidad es mucho más compleja.
Según un artículo publicado en BBC ciencia, en el instante en el que una persona cayera en el agujero, la realidad se dividiría en dos. En una de ellas sería incinerada inmediatamente y en la otra se sumergiría en el agujero, totalmente ilesa. Y es que los agujeros negros son lugares en los que las leyes de la física que conocemos pierden sentido.

El tiempo y el espacio

Albert Einstein demostró que la gravedad es efecto o consecuencia de la geometría curva del espacio-tiempo. Los cuerpos dentro de un campo gravitatorio siguen una trayectoria espacial curva, aun cuando en realidad pueden estar moviéndose según líneas de universo lo más «rectas» posibles a través un espacio-tiempo curvado.
Así que, debido a un objeto suficientemente denso, el espacio-tiempo puede curvarse tanto que termina conformando un agujero a través de la propia estructura de la realidad.
Una estrella grande que se quedó sin combustible puede producir el tipo de densidad necesaria para crear el agujero en cuestión. Como se dobla bajo su propio peso y explosiona hacia dentro, el espacio-tiempo se curva junto a ella. Así, el campo gravitatorio se vuelve tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar de él. Y, como consecuencia, la zona en la que solía estar la estrella oscurece por completo; se vuelve un agujero negro.
El límite exterior del agujero es su horizonte de sucesos, el punto en el que la fuerza gravitatoria contrarresta precisamente los esfuerzos de la luz para escapar de ella. De ir más allá de éste, ya no habría escapatoria posible.
El horizonte de sucesos se llena de energía. Los efectos cuánticos en el borde crean corrientes de partículas calientes que se irradian en el universo. Esto se conoce como radiación de Hawking, por el físico Stephen Hawking, quien predijo el fenómeno. Con el tiempo suficienteel agujero negro irradiará toda su masa y desaparecerá.
Cuanto más se adentre en el agujero negro, más curvo se hará el espacio, hasta que, en el centro, se convertirá en infinitamente curvo. Es la particularidad del fenómeno. El espacio y el tiempo dejan de ser ideas con sentido y las leyes de la física, tal como las conocemos, ya no son aplicables.
Así que, ¿qué es lo que ocurre si accidentalmente un individuo cae en uno de estas aberraciones cósmicas?

Dos visiones

A medida que se acelera hacia el horizonte de eventos, la persona se estiraría y contraería, como si mirara a través de una lupa gigante. Cuanto más cerca esté del horizonte más lentamente parecería avanzar, como a cámara lenta.
Al llegar al horizonte, se quedaría inmóvil, tendido en la superficie del horizonte mientras el calor, cada vez mayor, comenzaría a engullirle.Lentamente desaparecería por la interrupción del tiempo y el fuego de la radiación Hawking. Antes incluso de cruzar hacia la oscuridad del agujero negro, sería reducido a ceniza.
Desde dentro navegaría directamente hacia el destino más siniestro de la naturaleza sin ni siquiera recibir un golpe, un empujón, sin que nada le tire. Esto se debe a que está en caída libre y, por lo tanto, no hay gravedad. Algo que Einstein llamaba su «pensamiento más feliz».
Aunque si el agujero negro fuera más pequeño tendría un problema. La fuerza de gravedad sería mucho más fuerte en sus pies que en su cabeza, por lo que se estiraría como un espagueti. Pero si es un agujero grande, millones de veces mayor que el sol, las fuerzas que podrían volverle espagueti son suficientemente débiles como para ignorarlas.
De hecho, en un agujero negro suficientemente grande podría vivir el resto de su existencia de forma bastante normal. ¿Pero cuán normal sería en realidad, dado que estaría siendo absorbido a través de la ruptura de la continuidad del espacio-tiempo, arrastrado contra su voluntad, sin opción de volver atrás?
El tiempo solo avanza, nunca retrocede. Y esto no es solo una analogía.Los agujeros negros deforman el espacio y el tiempo de una forma tan extrema que dentro del horizonte de estos fenómenos ambas dimensiones intercambian papeles. En cierto sentido, es el tiempo lo que realmente tira hacia adentro. No se puede dar la vuelta y escapar del agujero, del mismo modo que no se puede regresar al pasado.

La información no se pierde

Las leyes de la naturaleza requieren que la persona permanezca fuera del agujero negro. Esto se debe a la física cuántica exige que la información nunca se puede perder. Cada bit de información que da cuenta de su existencia tiene que permanecer en el exterior del horizonte, para que no se rompan las leyes de la física.
Pero por otro lado las leyes de la física también dictan que navegue a través del agujero sin que encontrarse con partículas calientes ni nada fuera de lo normal. De lo contrario, estaría violando el pensamiento más feliz de Einstein y su teoría de la relatividad. Así que las leyes de la física necesitan que esté a ambos lados del agujero; fuera convertido en una pila de cenizas y dentro intacto.
Sin embargo, una tercera ley dice que la información no puede ser clonada. Así que tiene que estar en dos lugares pero sólo puede haber una copia. De alguna manera, las leyes de la física nos apuntan hacia una conclusión que parece bastante absurda.
Los físicos llamaron a este enigma exasperante la paradoja de información del agujero negro. Pero por suerte, en la década de 1990 encontraron una manera de resolverlo. Leonard Susskind, profesor de física teórica de la Universidad de Stanford, Estados Unidos, se dio cuenta de que no había tal paradoja porque nadie nunca ve su clon. Además, no hay un tercer observador que pueda ver el interior y el exterior del agujero simultáneamente. Así que ninguna ley de la física se rompe.
A menos que quieras saber cuál de las dos historias es la verdadera.¿Está realmente vivo o muerto? El gran secreto que los agujeros negros revelaron es que no existe ese concepto de realidad. Lo real depende de quién pregunte. Así, existen dos realidades.

Polémica física

Así que volvemos a estar donde empezamos: ¿Qué ocurre cuando una persona cae en un agujero negro? ¿Se desliza al interior y vive una vida normal, gracias a una realidad que, extrañamente, depende de quien la ve? ¿O nada más llegar al horizonte de sucesos colisiona con un cortafuegos mortal?
Nadie conoce la respuesta y se ha convertido en una de las cuestiones más polémicas de la física fundamental. Si la verdadera naturaleza de la realidad yace oculta en alguna parte, el mejor lugar en el que buscarla es en un agujero negro.
Tomado de:

10 de septiembre de 2014

Stephen Hawking: El bosón de Higgs tiene potencial para destruir el Universo

El científico Stephen Hawking ha advertido de que el bosón de Higgs podría ser tan inestable como para llevar el espacio y el tiempo al colapso y, por tanto, a la destrucción del Universo.

   Hawking, ha realizado estos comentarios en el prefacio del libro  'Starmus', dedicado al festival del mismo nombre que se organiza a final de mes en Tenerife. En él ha indica que el campo de Higgs --la fuerza en el universo que dan partículas de masa y, por tanto, actúa como el "pegamento" que mantiene todo unido-- "tiene la característica preocupante de llegar a ser metaestable" a energías superiores a 100 millones de gigaelectronvoltios. Esta teoría ha reavivado los temores infundados de que se podría crear un "agujero negro" en la Tierra.
   "Esto significa que el universo podría sufrir deterioro catastrófico de vacío, como una burbuja de la verdadera expansión de vacío a la velocidad de la luz. Podría suceder en cualquier momento y no lo vería venir", ha añadido el científico.

   Según explican en NBC News, sus palabras han sacudido la comunidad de la Física debido a la repercusión que puedan tener en la sociedad. Los expertos recuerdan que, cuando comenzó la actividad del CERN el temor de que todo se derrumbara en un agujero negro era una preocupación generalizada en Internet.

   Hawking admite, sin embargo, que la probabilidad de un desastre del Higgs es muy pequeña, ya que los físicos no tienen un acelerador de partículas lo suficientemente grande como para llevar el experimento a esos niveles de energía.

Fuente:

Europa Press

2 de septiembre de 2014

Markarian 335: El agujero negro más impresionante que verás

Imagen: NASA.
La NASA mostró una interpretación visual de un impresionante fenómeno.
 
El Telescopio Nuclear Matriz Spectroscópico de la NASA (Nustar) consiguió información que más parece sacada de una película de ciencia ficción que de la realidad. Pero, les aseguramos, es tan cierta como  el suelo donde el hombre camina.

Se trata del agujero negro supermasivo Markarian 335 (Mrk 335), el cual tiene una columna de luz (corona) que parece salir desde su centro, en dirección a la inmensidad del espacio. La luz está conformada por rayos X alterados por la gravedad del hoyo.

Con imágenes como esta, creadas por un artista de la NASA, no nos quedan dudas de que el espacio exterior es, hoy más que nunca, la frontera final.

“Aún no entendemos exactamente cómo la corona se produce o por qué cambia su forma, pero vemos material iluminándose alrededor del agujero negro, permitiéndonos estudiar las regiones tan cerca, que efectos descritos por la teoría general de la relatividad de Enstein se cuelven prominentes”, dijo Fiona Harrison, investigadora principal del Nustar.

DATO

El agujero negro Markarian 335 tiene diez millones de veces más masa que el sol.
Fuente:
La República

20 de julio de 2014

Crean el negro más negro que se traga toda la luz

Vantablack, el material más oscuro del mundo

Vantablack es el material más oscuro del mundo, según sus creadores.

El negro, un color elegante e inspirador de sombrías ficciones, puede ser muy negro.

¿Pero cómo será el negro más negro de todos?


Estatua de Batman

¿Podemos permitirnos la licencia de declarar al negro casi perfecto como color favorito de Batman?
La respuesta está en un material que acaba de presentar una compañía británica de nanotecnología como el más oscuro del mundo.

Es tan profundamente negro que es imposible distinguir sus contornos, dobleces o irregularidades: sólo se puede ver lo que hay a su alrededor.

El que probablemente sea el color favorito de Batman se llama Vantablack, y según la empresa Surrey NanoSystems, "es revolucionario porque puede aplicarse a estructuras ligeras y sensibles a la temperatura como el aluminio y a la vez absorber 99,96% de la radiación incidente".

Y esta capacidad de absorción de la luz visible es, dicen sus creadores, la más alta jamás registrada.

Un "agujero negro" de nanotubos

Los científicos crearon el nocturno material haciendo "crecer" de forma artificial un abismo de nanotubos de carbono, cada uno miles de veces más fino que un cabello humano.

Es lo más parecido, dicen quienes lo han visto, a asomarse a un agujero negro.

Pero aunque puedan alegrarse por la noticia en mundo de la moda, el oscuro color fue desarrollado para otros usos.

Varios negros

El tono que más colores de luz absorbe, ha alcanzado un nuevo récord de oscuridad.

Según los científicos, será útil para mejorar los sistemas de reconocimiento espacial y los instrumentos ópticos que se usan para obtener imágenes del Universo.

Además de las cámaras astronómicas y telescopios, el más misterioso de los negros también podría tener otros usos militares, tal como sugieren los primeros interesados en su fabricación.

"Ahora estamos aumentando la producción para responder a los requerimientos de nuestros primeros clientes en el sector espacial y de defensa y ya hemos entregado nuestros primeros pedidos", dijo en un comunicado Ben Jensen, de Surrey NanoSystems.

Pero a quienes estén pensando en el más perfecto vestido negro, quizás les convenga saber que este material –cuyo desarrollo tomó dos años de pruebas- probablemente esté fuera del alcance incluso para la alta costura. Al menos por ahora.

Fuente:

BBC Ciencia

25 de septiembre de 2013

¿Pueden los agujeros negros quedarse dormidos?

Observación de Rayos X en Observatorio Chandra
Los agujeros negros supermasivos residen en lo profundo de los núcleos de las galaxias y generan grandes cantidades de emisiones de rayos X, ya que continuamente devoran material.

Se cree que ese material se esconde en el corazón de todas las galaxias.

Pero recientemente, los astrónomos se sorprendieron al descubrir que uno de esos agujeros negros, en la Galaxia Scuptor (NGC 253), ¡parecía haberse quedado dormido!

Las observaciones de la nave espacial de la NASA NuSTAR no han podido detectar la emisión de Rayos X de NGC 253, mientras que los análisis de hace una década hechos por el Observatorio de Rayos X, Chandra, mostraron signos reveladores de la alimentación del agujero negro.

Los astrónomos aún no están convencidos de si el agujero negro está inactivo, o si las observaciones de Chandra fueron de otra fuente de Rayos X.

Los investigadores esperan ahora el agujero negro despierte de su siesta y listos para atraparlo si lo hace.

Fuente:

BBC Ciencia

30 de agosto de 2013

Descubren en el sur del océano Atlántico análogos de los agujeros negros espaciales

Un equipo internacional de científicos reveló que los agujeros negros tienen un análogo en la Tierra: de acuerdo con un reciente estudio, los vórtices del Atlántico Sur actúan de manera muy semejante a la de estos fenómenos cósmicos.


George Haller, del Instituto Federal Suizo de Tecnología en Zúrich, y Francisco Beron-Vera, de la Universidad de Miami en Florida, han encontrado análogos terrestres de agujeros negros en las aguas turbulentas del océano Atlántico. Los físicos descubrieron que el borde de los vórtices que se forman en zonas de la turbulencia está representado normalmente por un ancho cinturón de una sustancia brillante, que se asemeja a la esfera de fotones que rodea a los agujeros negros sin entrar en los mismos.

Haller y Beron-Vera demostraron científicamente esta semejanza al describir el comportamiento de los vórtices en los fluidos turbulentos utilizando los mismos principios matemáticos que describen el fenómeno de los agujeros negros, regiones del espacio-tiempo en las que la gravedad es suficientemente fuerte para evitar que ninguna sustancia se escape, incluida la luz.

Según el portal Technology Review, Haller y Beron-Vera investigaron las corrientes en el suroeste del océano Índico y el sur del Atlántico. En esta parte del océano mundial existe un fenómeno bien conocido que se denomina 'la fuga de las Agujas', que viene de la corriente de las Agujas del océano Índico. "Al final de su flujo hacia el sur, esta corriente se vuelve sobre sí misma, creando de vez en cuando remolinos en la zona meridional del Atlántico", indican los científicos.

Lea el artículo completo en:

RT Actualidad

10 de agosto de 2013

¿Qué pasa al entrar en un agujero negro?

El principio de equivalencia de la teoría general de la relatividad de Einstein implica que no pasa nada al cruzar el horizonte de sucesos de un agujero negro, un observador no debe notar nada especial; de hecho, en un agujero negro supermasivo, la curvatura del espaciotiempo en el horizonte de sucesos es muchos órdenes de magnitud más pequeña que en la superficie de la Tierra.

Pero este resultado es clásico y la aplicación de la física cuántica a los agujeros negros indica que su horizonte de sucesos debe emitir radiación de Hawking. ¿Notaría de alguna forma el observador que cae la existencia de esta radiación si tuviera un instrumento adecuado? La pregunta puede parecer una tontería, pero su respuesta es más complicada de lo que parece a primera vista, pues en rigor requiere una teoría cuántica de la gravedad y todavía no tenemos ninguna. Por supuesto, podemos aplicar las reglas de la mecánica cuántica a la teoría de la gravedad de Einstein y obtener resultados correctos en el límite de campos débiles, es decir, de agujeros negros con gran masa (como ya hizo Hawking); en dicho caso, el observador no notaría nada (la radiación de Hawking no puede ser detectada en agujeros negros de masa estelar y menos aún en agujeros negros supermasivos).

Sin embargo, el problema sigue estando ahí en el caso de campos fuertes (agujeros negros de masa muy pequeña, llamados microagujeros negros); en dicho caso tenemos que usar una teoría cuántica de la gravedad y la respuesta nos lleva a la frontera entre lo que sabemos y lo que nos gustaría saber. Nos lo contó en Madrid Kyriakos Papadodimas (University of Groningen), “Falling into a Black Hole and the Information Paradox in AdS/CFT,” IFT Xmas Workshop 2012, December 20 [slides]; la charla está basada en su artículo Kyriakos Papadodimas, Suvrat Raju, “An Infalling Observer in AdS/CFT,” arXiv:1211.6767, 28 Nov 2012.


Dibujo20130730 hawking radiation - pure state becomes thermal radiation

Papadodimas estudia el problema de la observación de la radiación de Hawking en un agujero negro en un espaciotimpo AdS (anti-de Sitter), que en relatividad general corresponde a una solución de vacío de las ecuaciones de Einstein con una constante cosmológica negativa (atractiva). Gracias a la correspondencia AdS/CFT, este agujero negro equivale a un plasma de quarks y gluones en una teoría gauge conforme (CFT) similar a la cromodinámica cuántica con un número infinito de cargas de color. Gracias a esta analogía, tras un buen número de cálculos, Papadodimas concluye que en un agujero negro macroscópico un observador semiclásico que penetra en el horizonte de sucesos no nota nada especial.

Lea el artículo completo en:

Francis Science News

2 de marzo de 2013

Descubren la misteriosa estructura de un agujero negro situado de canto



Como si se tratara de un enorme “donut” (o toroide) que va creciendo conforme transcurren los días. Así describe Jesús Corra, investigador del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), la peculiar estructura del sistema binario Swift J1357.2-0933, compuesto por una estrella ‘normal’ y un agujero negro de masa estelar, es decir, que se alimenta de la estrella compañera, y que está situado de canto. Un estudio del que Corral es primer autor y que aparece publicado en el último número de Science ha seguido los pasos de la fase de erupción del sistema, un hecho que solo ocurre una vez cada decenas o cientos de años.
De este modo, el equipo de astrofísicos observó unos extraños eclipses en el sistema que duraban y se repetían cada pocos minutos. Este hallazgo les llevó a dos conclusiones: el agujero negro debía estar colocado prácticamente "de canto" (una inclinación de al menos 75 grados) y presenta una peculiar estructura vertical situada en el disco de acreción del sistema, es decir, el conjunto de la materia que el agujero va robando de la estrella y que forma una corriente en forma de disco, similar a la que genera el agua al destapar un fregadero.

Se trata de la primera vez que se observa un agujero negro con esta inclinación. Los astrofísicos sospecha que la estructura descrita por el estudio podría estar presente en muchos otros sistemas, lo que convertiría a Swift J1357.2-0933 en el prototipo de una población hasta ahora oculta de sistemas con muy alta inclinación en los que el agujero negro se encuentra oscurecido.


¿Cómo se forman los agujeros negros?

Los agujeros negros se forman a partir de la muerte de estrellas muy masivas y, de entrada, resulta complicado encontrarlos. Al no emitir luz, es casi imposible detectarlos si se hallan solos. En el caso de que formen sistema con una estrella, la probabilidad de observación es más alta, dado que lo que se ve es el proceso de 'canibalización' del astro por parte del agujero. De esta manera se entiende que, desde que se detectó el primero en 1964, solo se hayan confirmado otros 18 agujeros negros en nuestra galaxia.

Swift J1357.2-0933, descubierto por el satélite de rayos X Swift en 2011 y estudiado por el equipo del IAC, ha sido el último en añadirse a la lista. Se encuentra situada a unos 5.000 años luz, y la estrella completa una órbita alrededor del agujero negro cada 2,8 horas. La masa del agujero equivale al menos a 3 veces la del Sol.

El hallazgo más insólito del sistema han sido sus eclipses, que ocurren cada pocos minutos, reducen el brillo del sistema hasta un 30%, duran solo siete segundos y se van repitiendo en intervalos mayores al cabo de los días. “Es la primera vez que se observa un fenómeno de estas características. Ninguna de las 50 binarias de rayos X transitorias conocidas (18 con agujeros negros confirmados y 32 candidatos) presenta eclipses producidos por la estrella”, ha explicado Corral.


Fuente:

Muy Interesante

17 de diciembre de 2012

El misterio de la luz del agujero de Andrómeda

andromeda-agujeroLa vecina galaxia de Andrómeda cuenta con un agujero negro que emite, en ocasiones, más luminosidad de la cabría esperar para su masa. ¿Por qué? De resolver este misterio astronómico se está encargando un equipo internacional de científicos entre los que se encuentran investigadores del Instituto de Ciencias del Espacio del CSIC.

Según publican los científicos en la revista Nature, existen fórmulas matemáticas que establecen cuál debe ser la luminosidad máxima de un objeto cósmico en función de su masa –conocida como la "luminosidad de Eddington"–. Por encima de este límite, por ejemplo, una estrella normal se descompondría. Para un agujero negro de masa una decena de veces superior a la del Sol, esta cifra es de 1x1032 vatios, un millón de veces mayor que la luminosidad del Sol. Sin embargo, el agujero negro de Andrómeda supera este límite en algunas ocasiones.

Esto ha llevado identificarlo como una fuente de rayos X ultraluminosa (ULX por sus siglas en inglés). Por lo general, se trata de emisiones intensas de rayos X que proceden de sistemas binarios formados por una estrella y un agujero negro que orbitan mutuamente entre sí a gran velocidad, y son consecuencia de las elevadas temperaturas que alcanza el gas de la estrella cuando cae hacia el agujero negro. Antes de ser engullida, esta materia crea un disco de acrecimiento alrededor del agujero negro y emite intensamente en rayos X. La luminosidad de este fenómeno depende de la masa del agujero negro, ya que cuanto más masivo sea, más potente será su campo gravitatorio y más materia será capaz de absorber, lo que le conferirá una mayor luminosidad. Dicho de otro modo, la ultraluminosidad del agujero en Andrómeda se debe al enorme banquete de estrellas que devora.

Los resultados obtenidos por esta investigación abren una nueva ventana de comprensión de los agujeros negros y su evolución en el universo.


Fuente:

Muy Interesante

29 de noviembre de 2012

Un agujero negro gigante desconcierta a los astrónomos


Agujeros negros 

Ilustración artística de un agujero negro Imagen SPL
  • Son objetos extremadamente densos que nacen tras el colapso de una gran estrella

  • Tienen una concentración de masa tan elevada que su gravedad atrapa incluso la luz

  • Un agujero negro mediano puede tener una masa equivalente a mil veces nuestro Sol en un volumen no mayor que la Tierra

  • Se cree que en el interior de la mayoría de las galaxias de grandes dimensiones, como la Vía Láctea, se encuentra un agujero negro supermasivo

Constelación Perseo, imagen captada por el telescopio espacial Hubble DW HOGG/MBLANTON/SDSS

El agujero negro supermasivo se encuentra en el centro de NGC 1277, una galaxia amarillenta cerca del centro de este cúmulo de galaxias en la constelación Perseo. Imagen: DW HOGG/MBLANTON/SDSS
Ampliar imagen
 
Un agujero negro con una masa equivalente a 17.000 millones de soles fue detectado en una pequeña galaxia, según un nuevo estudio.

El agujero, descubierto por científicos del Instituto Max Planck para Astronomía en Heidelberg, Alemania, es el segundo de mayor tamaño jamás detectado, pero lo desconcertante es que se halla en una galaxia "diminuta". Se encuentra en el centro de la galaxia NGC 1277, en la constelación de Perseo, a una distancia cercana a los 220 millones de años luz. 

"Es uno de los agujeros negros más grandes que se ha observado hasta ahora y cientos de veces mayor de lo que estimábamos para una galaxia de este tamaño", señaló el astrónomo holandés Remco van den Bosch, uno de los investigadores.
La galaxia NGC 1277, que aparece en una imagen captada por el telescopio Hubble, tiene una masa diez veces menor que la Vía Láctea, pero alberga un agujero negro 4.000 veces mayor que el que se encuentra en el centro de nuestra galaxia.

El agujero descubierto es tan masivo que las estrellas que lo rodean se desplazan a una velocidad superior a 100 kilómetros por segundo o 360.000 kilómetros por hora.

Enigma

El hallazgo plantea dudas respecto a las teorías actuales, según las cuales un agujero negro crece en tándem con su galaxia huésped.

Los astrónomos creen que la mayoría de las galaxias, incluida la Vía Láctea, albergan en su seno un agujero negro supermasivo. Según esta hipótesis, la masa de estos agujeros representa cerca del 0,1% del llamado bulbo estelar de la galaxia, como se denomina a las estrellas de mayor edad en torno a su centro.
Pero la masa del agujero en NGC 1277 ocupa el 14% del bulbo.

Parte de la razón por la que se creía que los agujeros negros no pasaban del máximo de 0,1% es que hay un límite a la cantidad de materia que puede absorber un agujero negro de una vez, "como cuando una multitud intenta pasar por una puerta". Si hay mucho material, el agujero negro expulsa una parte, explicó Karl Gebhardt, astrónomo de la Universidad de Austin, en Texas, y otro de los autores del estudio publicado en la revista Nature

En el caso de NGC 1277, los científicos no saben por qué el agujero negro siguió creciendo hasta alcanzar su supermasa.

Rompecabezas 

Determinar el tamaño de un agujero negro es extremadamente difícil, ya que absorbe la luz en sus alrededores y no puede ser visto.

Los astrónomos miden por ello la llamada "esfera de influencia" del agujero negro, es decir, sus efectos gravitacionales en las estrellas y nubes de gas vecinas.

En la Vía Láctea, por ejemplo, es posible observar estrellas individuales durante su órbita en torno al agujero negro Sagittarius A para determinar su masa.

En el caso de los más de 100 agujeros negros distantes cuyas masas han sido estimadas, los científicos se basaron en medidas de la velocidad de estrellas cercanas.

Utilizando el telescopio Hobby Eberly en el estado de Texas, Estados Unidos, fue posible detectar hasta ahora cerca de 900 galaxias que albergan agujeros negros.

"Hacemos un modelo de una galaxia y usamos programas computacionales para analizar las órbitas estelares", le dijo Van den Bosch a la BBC .

"Es como un gran rompecabezas. Tratamos de considerar conjuntamente todas esas órbitas de forma que coincidan con la galaxia observada y las velocidades medidas".

Remco van den Bosch, quien trabajaba anteriormente en la Universidad de Texas en Austin, y sus colegas, se sorprendieron al encontrar algunos de los agujeros negros más grandes en galaxias relativamente pequeñas, como NGC 1277.

La galaxia podría ayudar a desentrañar el misterio de cómo surgieron los agujeros negros.
"Esta galaxia parece ser muy antigua", afirmó Van den Bosch.

"De alguna forma este agujero negro creció rápidamente hace mucho tiempo, pero desde entonces, no se han formado nuevas estrellas y la galaxia no ha sufrido grandes cambios".

"Estamos tratando de entender como ocurrió ese proceso y no tenemos todavía una respuesta. Pero eso es lo hace este trabajo tan emocionante".

Fuente:

BBC Ciencia

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25 de octubre de 2012

¿Como destruir un planeta? O el complejo de la Estrella de la Muerte

Como siempre decimos, en la ciencia ficción hay mucho de ciencia, pero también en la ciencia hay mucho de ficción. En la literatura la ciencia es un ingrediente que suele ser el motor de las tramas, mientras que en la ciencia, la ficción puede ser el instigador de grandes ideas prácticas. Igualmente, si esperaban que les cuente una anécdota sobre el progreso de la ciencia, olvídenlo, hoy hablaremos trataremos de probar si es posible crear un arma que destruya planetas, un tópico recurrente de la literatura de ciencia ficción, que sin duda es más famoso entre el público general por la Estrella de la Muerte de las películas La Guerra de las Galaxias (1977) y El regreso del Jedi (1983), de la saga de Star Wars.
 
estrella de la muerte

La Estrella de la Muerte era una estación espacial, que tenía un potente rayo láser capaz de reducir planetas a meros escombros. En la saga literaria de Dune, del autor Frank Herbert, existen los Obliterators, capaces de incendiar completamente la atmósfera de un planeta, o los Stone Burners, que podían destruir el planeta entero al hacer explotar su centro. En otra saga, la de Ender, del escritor Orson Scott Card, tenían al Pequeño Doctor, que generaba un campo en el que los átomos no podían existir, lo que terminaba destruyendo toda la materia a su paso, hasta llegar al espacio, pudiendo borrar un planeta por completo.

En la ficción hay cientos de ejemplos similares, con explicaciones a veces verosímiles, y otras veces simplemente fantásticas. La idea es que si a nosotros nos aterroriza la idea de armas que pueden destruir una ciudad entera, a civilizaciones galácticas eso ya no les preocupa tanto, sino el que se pueda destruir un planeta entero. Pero ¿qué tan verosímil puede ser un arma revientaplanetas? ¿Puede existir algo con una capacidad tan destructiva?

En teoría sí, pero, por suerte, en la práctica estamos muy lejos de conseguir una tecnología que nos permita algo así. El láser de la Estrella de la Muerte, sin embargo, queda descartado, ya que necesitaría una terrible cantidad de energía para poder destruir un planeta. Sidney Perkowitz, físico de la Universidad Emory de Atlanta, Estados Unidos, dedico algunos momentos de ocio a este tópico, y calculó que la energía necesaria sería equivalente a la de varias estrellas juntas, es decir la energía liberada por varios soles. Se supone que la Estrella de la Muerte tenía un generador de “hipermateria”, que le daba esa energía.

¿Y si recurrimos a un montón de bombas atómicas? A la tecnología actual, necesitaríamos unas miles de billones de bombas para hacer un daño real a un planeta. Nos queda la posibilidad de crear agujeros negros, como se hizo en la película de Star Trek de 2009, con la “materia roja”. Pero según los conocimientos actuales, al menos, no se podría hacer.

La solución sería utilizar un arma de antimateria. La antimateria es simplemente una materia compuesta de antipartículas. La hecatombe se inicia cuando una antipartícula se encuentra con una partícula, ya que se aniquilan mutuamente, pero no se destruyen, sino que generan energía pura. Si queremos borrar un planeta como el nuestro, sería necesaria una cantidad de antimateria del tamaño del asteroide que causó la extinción de los dinosaurios, o sea, de unos 9 kilómetros de diámetro.

Con nuestra tecnología actual, se ha logrado crear antimateria, pero a una escala nano, y a expensas de gastar mucha energía. Pero es la única forma científicamente verosímil de destruir un planeta. Ahora debemos buscar una excusa para hacerlo, aunque a los gobernantes no les costará mucho encontrarla.


Fuente:

5 de octubre de 2012

Esta es el aspecto que tiene un agujero negro visto de cerca



Simulación numérica de los gases alrededor del agujero negro de M87 - Avery E. Broderick (University of Waterloo/Perimeter Institute)

Aunque a estas alturas hay montones de observaciones y datos que confirman que los agujeros negros efectivamente existen lo cierto es que nunca hemos visto uno directamente.

Esto es debido, entre otras cosas a que están muy lejos y a que su tamaño es realmente minúsculo, aún a pesar de que tienen masas enormes, y a que a menudo están situados en el centro de una galaxia, unas regiones notablemente difíciles de observar por la cantidad de gases presentes allí y que ocultan sus detalles.

Pero eso no quiere decir que nos astrónomos no lo estén intentando.

De hecho la imagen que está ahí arriba, recién publicada, es lo más parecido que tenemos a una imagen real de un agujero negro, aunque se trate de una representación obtenida mediante simulaciones numéricas de los datos obtenidos con el Event Horizon Telescope en la región de las microondas, algo que nuestros ojos no pueden ver.

Para obtenerla cuatro radiotelescopios situados en Hawai, California y Arizona apuntaron sus antenas a la galaxia M87 y, combinando sus mediciones, pudieron confirmar que los gases que rodean el agujero negro supermasivo que hay allí giran en el mismo sentido que este, justo como predicen los modelos.

Tal y como se puede leer en Big Telescopes Reveal the Maelstrom Around a Black Hole en esta imagen se han podido observar detalles hasta unas 5,5 veces el diámetro del horizonte de eventos, que por decirlo así es el límite dentro del cual cualquier cosa que lo atraviese caerá irremediablemente al agujero negro.

El horizonte de eventos es, y que me perdonen los físicos, como si fuera la frontera entre el universo normal y el universo distorsionado que existe en las proximidades de un agujero negro; lo que hemos hecho por ahora es mirar muy cerca de él.

Como dicen en Boing Boing es como si no pudieras ver directamente a una catarata pero pudieras observar el agua que salpica alrededor.

Se espera que en el futuro el Event Horizon Telescope incorpore más radiotelescopios para poder acercar estas observaciones justo hasta el borde del horizonte de eventos, el límite del que no podremos pasar porque como decía antes, nada escapa del interior de un agujero negro.

Esta técnica, conocida como interferometría, funciona un poco como cuando giramos la cabeza a un lado y otro para intentar ver mejor algo: al observar algo con radiotelescopios o telescopios ópticos separados por decenas, cientos, o miles de kilómetros se obtiene un efecto similar que permite que la suma de todas esas observaciones tenga más detalle del que podría obtener uno solo de esos observatorios.

Tomado de:

30 de agosto de 2012

Un botín cósmico de agujeros negros

Una nube de polvo alimenta un agujero negro supermasivo. | NASA
Una nube de polvo alimenta un agujero negro supermasivo. | NASA
La NASA ha informado de un descubrimiento espectacular. El telescopio Wide-Field Infrared Survey Explorer (WISE) ha descubierto millones de agujeros negros en todo el universo, además de galaxias extremas, conocidas como 'hot DOGs' o 'galaxias oscurecidas por el polvo.

El telescopio 'WISE' fue enviado por la NASA en 2009 destinado a estudiar la radiación infrarroja. Desde su lanzamiento 'WISE' ha escaneado con luz infrarroja el cielo completo un par de veces "capturando millones de imágenes del cielo". "Estas galaxias polvorientas son tan extrañas que WISE tuvo que escanear todo el cielo para encontrarlas", han apuntado. De esta forma, las imágenes capturadas por el telescopio han revelado la existencia de millones de "polvorientos candidatos" a convertirse en agujeros negros.

Uno de los científicos del programa 'WISE' de la NASA ha manifestado que "se ha descubierto una importante colección de objetos ocultos". Asimismo, los investigadores han asegurado que en la búsqueda de las galaxias "más brillantes" han podido identificar cerca de 1.000 de estos elementos.

En este sentido, los astrónomos utilizaron el telescopio 'WISE' para identificar agujeros negros "supermasivos" y otros objetos únicos como, aproximadamente, mil galaxias "calientes y superluminosas" situadas en su gran mayoría a 10.000 millones de años luz de la Tierra. "Son dos veces más calientes que las galaxias convencionales y cien billones de veces más luminosas que el Sol y su característica principal es la formación activa de estrellas", han apostillado.

Este descubrimiento es único ya que alrededor de dos terceras partes de estos objetos "nunca antes habían sido detectados" porque el polvo bloqueaba su luz visible. Por tanto, con estos hallazgos, 'WISE' da a los astronómos una visión única del cosmos

No obstante, la NASA ha afirmado que "los últimos descubrimientos están ayudando a los astrónomos a comprender mejor cómo las galaxias y los agujeros negros crecen y evolucionan juntos". 

"Podríamos estar viviendo una nueva fase, poco frecuente en la evolución de las galaxias", han concluido.

Fuente:

El Mundo Ciencia
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