Los agujeros negros son interesantes para estudiar, y especialmente para confundir a otras mentes. Son lugares interesantes donde muchas partes de la Física se unen y a veces incluso se descomponen. El gran tamaño y la gravedad de los agujeros negros se vuelve aún más interesante cuando piensas cómo podrían interactuar con las teorías de infinitesimalmente pequeñas, conocidas como mecánica cuántica. Pero antes de disolverse en las manos de la muerte, algo tiene que emerger del lapso del nacimiento.
Los agujeros negros son algunas creaciones maravillosas de la gravedad para jugar un juego alucinante entrelazado sobre la gravedad. Eso es extraño y sí, el hecho de que nuestra Física falle allí lo demuestra.
Todo comienza con una estrella. No el de siempre. Una estrella con una masa mínima de 1.6 veces la masa del sol (podría) convertirse en un Agujero Negro. Esa cifra de 1.6 no es solo una estadística de la floración, que se conoce como Límite Chandrasekhar, llamado así por el legendario físico Subramaniyam Chandrasekhar. Una estrella se mantiene viva quemando su combustible, mediante el proceso de fusión nuclear, combinando dos átomos de hidrógeno para formar un átomo de helio. La energía liberada de este proceso intenta expandir la estrella (supongamos que piensa que esta energía está radialmente hacia afuera), pero la gravedad de la estrella, debido a su propia masa, atrae a la estrella y se opone a la energía de fusión. Estas dos fuerzas opuestas mantienen el equilibrio de mantener estable la estrella. Pero a medida que la estrella se queda sin combustible al quemarlo todo, la gravedad comienza a dominar y llega un punto en que a la estrella no le queda combustible para quemar y no hace falta decir que la gravedad no puede ser más feliz en ese caso. Esta gravedad comienza a tirar de la estrella, reduciéndola. A medida que esto sucede, los átomos de la estrella comienzan a acercarse cada vez más y estos átomos dificultan que la gravedad haga su trabajo al repelerse entre sí. Pero la gravedad es la fuerza predominante cuando se trata de cuerpos celestes, por lo que actúa más hasta el punto en que el neutrón comienza a repelerse entre sí. En algunas estrellas en este punto, la estrella no puede asimilar nada de lo que hace la gravedad, por lo que simplemente se rebela en una explosión para emitir esa masa extra que causa que la gravedad la tortura. Al hacerlo, solo tiene esa cantidad de masa para equilibrar la fuerza causada por la repulsión de neutrones y neutrones. Lo que tenemos ahora se llama una estrella de neutrones. Es una estrella muy densa, que ya puedes adivinar tomando en cuenta el hecho de que está en un estado en el que dos neutrones se encuentran cerca uno del otro. Para darle su analogía, solo una cucharada iría directamente a través de la tierra hasta el otro extremo si lo coloca en el piso. Después de hablar sobre la estrella de neutrones, veamos cómo se forman los agujeros negros. Anteriormente mencioné que algunas estrellas no pueden soportarlo más cuando sienten que sus neutrones se acercan, pero hay quienes desean tomar y lo hacen. Dejan que la gravedad haga su juego y se reducen hasta que la estrella cruza su radio predefinido de Schwartzchild (el radio máximo para que cualquier cuerpo se convierta en un agujero negro, por ejemplo, al decir que la Tierra tiene un radio de Schwartzchild de 1 cm, lo que quiero decir es que si encojo la Tierra para convertirla en una esfera de 1 cm de radio, se convertirá en un Agujero Negro). Cuando una estrella hace eso, se convierte en un agujero negro. No se preocupe, nuestro Sol no se convertirá en uno, cuando se quede sin combustible será algo conocido como Gigante Rojo.
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Entonces, después de hablar sobre cómo se forma un agujero negro, no demoraré en hablar sobre cómo muere.
Así como la línea de apertura dice que es interesante ver cómo los agujeros negros interactúan con las teorías de la mecánica cuántica infinitamente pequeña.
Según Quantum Mechanics, las partículas siguen apareciendo en el espacio incluso en presencia de vacío. Refinémoslo un poco, las partículas con masa positiva y sus contrapartes con masa negativa (conocida como antipartícula) siguen apareciendo en el espacio. Dado que ambos tienen masa opuesta, se cancelan entre sí y no sucede nada que valga la pena notar. Pero, ¿qué sucede cuando esto sucede cerca de un agujero negro?
El famoso físico inglés Stephen Hawking teorizó que algo diferente sucede alrededor de un agujero negro. La idea es que las partículas y antipartículas no puedan cancelarse entre sí. Cuando aparece un par de masas opuestas, el agujero negro atrae la partícula con masa negativa (sé la respuesta a por qué solo atrae a las negativas, pero dejaría que lo pienses). Esto deja la partícula positiva sola y, por lo tanto, la hace ‘real’ o digamos que el agujero negro emitió una partícula de masa positiva. Esto se conoce como Radiaciones Hawking. Ahora, antes de continuar con esto, es importante que comprendan una analogía que estoy poniendo aquí …
Supongamos que tiene un montón de cargas positivas, digamos una esfera de metal con carga positiva. Ahora, a medida que le agregue carga negativa poco a poco, la carga positiva disminuirá y la esfera perderá su carga en algún momento.
Muy similar está sucediendo alrededor de un agujero negro. A medida que un negro atrae una antipartícula negativa, pierde un poco de masa (lo que es positivo) y, a medida que esto continúa, el agujero negro pierde su masa y, como dice Hawking, el agujero negro se evaporaría. A medida que el agujero negro se evapora, libera energía en forma de partículas positivas que emite. Cuanto más masivo sea el agujero negro, más energía se liberaría. Con el tiempo extra, el agujero negro perdería tanta masa que se volvería pequeño e inestable. Este es el final dramático. El agujero negro pierde el resto de su masa en una pequeña cantidad si el tiempo es explosiones abruptas: podemos detectar estas explosiones como explosiones de rayos gamma. El fin.
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