¿Cómo sabemos realmente si existen agujeros negros?

Conocemos la fuerza de las fuerzas nucleares fuertes y débiles, por lo que conocemos las escalas sobre las cuales la fuerza de la gravedad excede todas las fuerzas que se oponen a la gravedad.

Sabemos que, a alrededor de 2.5 masas solares, una supernova hará que la materia sea impulsada hacia adentro de una manera en que la desaceleración debida a las fuerzas electromagnéticas y nucleares NO sea suficiente para hacer que la implosión se detenga en la escala especificada.

Sabemos que existen estrellas de masa mucho mayor que esa y que no pasan por fases de desgasificación, novas u otras explosiones, como para arrojar suficiente masa para caer por debajo de 2.5 masas solares antes de convertirse en supernova.

Esto fue suficiente para desarrollar la teoría original de los agujeros negros, pero existían teorías rivales. Necesitaban tiempo para comportarse de tal manera que el colapso esencialmente se congeló o nunca se completó, o requirió partículas exóticas, o requirió fuerzas para violar las ecuaciones utilizadas para describirlas sobre los tipos de escalas involucradas.

Se requerían tres pruebas.

La primera prueba implicó calcular las emisiones de rayos X emitidas por las nubes de gas a medida que se acercan al agujero negro. Resulta que estos son invariables, no dependen del tamaño o la naturaleza del agujero negro. Si usa las ecuaciones de potencia, puede considerar que todos los agujeros negros tienen una resistencia interna de 120 ohmios.

Esto tiene que ver con por qué el profesor Hawking hizo la apuesta con el profesor Thorne sobre si Cygnus X-1 sería un agujero negro. Era una fuente de rayos X que no se podía ver, por lo que era un candidato perfecto para probar la teoría. Necesitaba emitir el número correcto de rayos X de la distribución característica correcta predicha. La apuesta se concedió cuando este resultó ser el caso.

La segunda prueba consistió en examinar las fuerzas y partículas en los aceleradores de partículas. Si no había nada fuera del modelo estándar en el camino de las partículas, y no aparecían anomalías extrañas que requirieran reconsiderar la forma en que funcionaban las fuerzas, entonces sería razonable concluir que las alternativas exóticas no encajaban bien. Recuerda, la ciencia dicta que comiences con la explicación más simple y te quedes con ella hasta que se falsifique o deje de ser la más simple. Las soluciones exóticas no son viables si no las necesita.

Hasta ahora, no se ha encontrado nada emocionante que pueda romper la física. Una pena, ya que los científicos viven no por momentos eureka sino por momentos “hey, eso es extraño …”.

(Hay dos debates en curso: los efectos de la gravedad en el tiempo y si requiere una solución exótica a las singularidades, y los efectos de un agujero negro en la información y cómo evitar que surja una paradoja de la información).

La tercera prueba, que aún no se ha realizado, se refiere a la entropía. Incluso los agujeros negros no pueden romper las leyes de la termodinámica. Eso significa que tienen que irradiar. La naturaleza y la magnitud de esta radiación de Hawking se predice en teoría, pero no se ha observado. Nadie ha descubierto cómo hacerlo. Sin embargo, si no existe, entonces los agujeros negros (tal como los entendemos) tampoco existen.

Después de eso, bien puede haber una falsificación de algún aspecto de la teoría del agujero negro, pero sea lo que sea que termines, sigue siendo en esencia un agujero negro. El modelo puede estar equivocado, la comprensión puede estar equivocada, pero no habrá duda de que existe algo que cumple con la categorización de un agujero negro.

Nunca se puede probar que algo existe, en ciencia, solo falsificarlo. Pero probar que una categoría existe en un sentido lógico es posible. Por ejemplo, puedo demostrar que existe un triángulo, pero dado que técnicamente no puedo demostrar que el universo existe, no puedo probar que haya triángulos en él.

Platón trató de resolver esto teniendo “formas perfectas” (es decir, el concepto abstracto de algo) por derecho propio. En estos días, las personas usan las nociones de clases, categorías y ontologías para lograr el mismo resultado (el de poder trabajar con lo puramente abstracto) sin tener que hacer que lo abstracto sea “real” en el sentido platónico.

Esto entra en un área donde los científicos se ponen un poco nerviosos, ya que es filosofía, no ciencia experimental, aunque filosofía sobre ciencia experimental. Pero, entonces, las matemáticas son solo una rama de la filosofía, como lo es la programación de computadoras. Extraño pero cierto. La línea, entonces, no es tan clara como todo eso, ya que la ciencia experimental moderna no llegaría lejos sin las computadoras o las matemáticas. La línea divisoria sobre lo que es ciencia está más cerca de un fractal que cualquier cosa que pueda llamarse recta. Lo ignoro Si produce una predicción que se puede probar, estoy feliz. La epistemología de la ciencia no es de mi incumbencia ni del más mínimo interés.

Los agujeros negros son un fenómeno universal, se encuentra probablemente en cada página sobre gelexia. Se propone debido a sus efectos notorios. Algunos de ellos están hechos de grandes estrellas colapsadas como supernova. Sus caracteres físicos son bien estudiados por muchos cosmólogos y teóricos generales. físicos, muchos Hawken, Penrose, kraus y susskind. El tamaño del agujero negro está determinado por las llamadas radios de Schwartzchild, se da como R (s) = 2GM / C ^ 3, donde, G es costant newtoniano, M el masa del agujero negro, y C es la velocidad de la luz. Este radio determina el harizon del agujero negro, es la distancia entre la singularidad del agujero negro y su harizon.
Es bien sabido que la singularidad tiene una gravedad muy alta que atrae cualquier partícula de material que toque su superficie de harizion. Se descubre que cualquier agujero negro se parece a una radiación física del cuerpo negro (Steve Hawken), por lo que emite radiación térmica que se puede separar. Además, como sistema térmico, las leyes de la termodinámica se aplicaron a sus comportamientos, especialmente la segunda ley. También, la mecánica cuántica se aplica para describir las fluctuaciones observadas de su página en la superficie de la cara. La información se almacena en su surfase.

La evidencia de “arma humeante” de Hubble en 1994 de un BH:

NASA –

“Los astrónomos que usan el telescopio espacial Hubble de la NASA han encontrado evidencia aparentemente concluyente de un agujero negro masivo en el centro de la galaxia elíptica gigante M87, ubicada a 50 millones de años luz de distancia en la constelación de Virgo. Observaciones anteriores sugirieron que el agujero negro estaba presente, pero no fueron decisivas.

Esta observación proporciona un apoyo muy fuerte para la existencia de objetos colapsados ​​gravitacionalmente, que fueron predichos hace 80 años por la teoría general de la relatividad de Albert Einstein.

“Si no es un agujero negro, entonces no sé qué es”, dice el Dr. Holland Ford del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial y la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, Maryland.

“Un agujero negro masivo es en realidad la explicación conservadora de lo que vemos en M87. Si no es un agujero negro, debe ser algo aún más difícil de entender con nuestras teorías actuales de astrofísica”, agrega el investigador compañero Dr. Richard Harms, de Applied Research Corp. en Landover, Maryland.

El descubrimiento se basa en mediciones de velocidad de un remolino de gas caliente que está orbitando alrededor del agujero negro en forma de disco. La presencia del disco, descubierta en imágenes recientes del Hubble, permite una medición precisa y sin precedentes de la masa del objeto en el centro del disco … ”

Porque los científicos pensaron en la posibilidad de que pudieran existir agujeros negros era importante. Muchos razonaron que si las estrellas están hechas de materia y, si sigues agregando suficiente materia, las estrellas deberían volverse tan pesadas que ni siquiera la luz podría escapar y emitirse. Y, no necesariamente en orden de descubrimiento: los científicos descubrieron que las pequeñas estrellas (o planetas) se mueven en órbita más rápido alrededor de cosas más pesadas como estrellas que objetos menos pesados. Y los científicos descubrieron que tomando espectros de una estrella, uno puede determinar la velocidad de la estrella. Y científicos como Subrahmanyan Chandrasekhar (Chandra para abreviar), un teórico, descubrió matemáticamente el “Límite de Chandra”, cuán grande debe ser una estrella (en términos de masas solares) para que se convierta en un agujero negro. Y la predicción coincidió con las observaciones (¡estoy bastante seguro de que lo hicieron!). Y con los telescopios de nueva tecnología, los científicos comenzaron a medir estrellas cerca del centro de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, y descubrieron que las estrellas se movían muy rápido, exactamente como si se movieran alrededor de agujeros negros invisibles. Y desde entonces los científicos descubrieron que casi todas las galaxias tienen agujeros negros.

Por cierto, ¿cómo sabes que existe la GRAVEDAD como nunca la has visto? ¿Cómo sabes que existe MAGNETISMO si nunca lo has visto? (¿Qué es eso? ¿Puedes ver cómo la gravedad y el magnetismo afectan las cosas? Wow, eso es SOLO como los agujeros negros).

Buena pregunta: nosotros no. Pero son teóricamente posibles, las matemáticas son correctas, y hay muchos objetos en el universo que seguramente MIRARÍAN como agujeros negros. Este es un problema común en la ciencia. Tenemos buena evidencia de que algo existe, y si esa cosa en realidad resulta ser algo aún más misterioso y complicado, estamos sorprendidos y generalmente iluminados. La ciencia es la mejor herramienta que sabemos usar para explicar las cosas.

¿Alguna vez has visto un electrón? Pero crees en su existencia, ¿no? No necesariamente tiene que “ver” algo para demostrar su existencia.

Los agujeros negros se detectan a medida que el material circundante (como el gas) se canaliza por la fuerza de la gravedad en un disco alrededor del agujero negro. Las moléculas de gas en el disco giran alrededor del agujero negro tan rápido que se calientan y emiten rayos X. Estos rayos X se pueden detectar desde la Tierra. Los agujeros negros también se pueden detectar observando movimientos de estrellas cerca del agujero negro.

Nunca lo sabremos. Sin embargo, si finalmente nos damos cuenta de que el universo funciona sin ellos, pueden eliminarse para siempre.

Es sorprendente para mí que el concepto de ‘agujero negro’ haya persistido tanto tiempo como lo ha hecho. Matemáticamente y lógicamente fue destruido hace mucho tiempo, sin embargo, la Astrofísica se ha atrincherado tanto en su pensamiento de ‘solo gravedad’ que no tiene reemplazo. [1] [2]

Notas al pie

[1] Resultados de la búsqueda para “Crothers black holes”

[2] https://www.thunderbolts.info/wp …

Nosotros (la ciencia) no lo hacemos. La existencia de BH se infiere de los datos astronómicos observados sobre cómo se comportan las masas en órbita en y alrededor de las galaxias. La teoría BH completa la mayoría de las incógnitas, por lo que es una apuesta bastante buena que existan BH. Pero no “sabemos realmente” que su existencia sea un “hecho comprobado”. AAMOF, nada es …

Porque tenemos evidencia de ellos.
Tenemos observaciones de agujeros negros fusionados de LIGO y VIRGO. Estas observaciones están respaldadas por observaciones de fusión de estrellas de neutrones que también se observaron en cada banda del espectro electromagnético.

Existen agujeros negros. Eso o cosas que se ajustan exactamente a nuestra definición de agujeros negros existe por lo tanto … existen agujeros negros.

Aquí hay un video de estrellas en el centro de nuestra galaxia orbitando alrededor de lo que solo puede ser un agujero negro.

Lo que hay allí tiene una masa 4 mil millones de veces mayor que el Sol, no emite luz y es lo suficientemente pequeña como para caber en la región de un agujero negro de ese tamaño. Parece un pato, grazna como un pato, sabe a pato … así que lo llamamos pato.

Esa es realmente una buena pregunta porque no podemos verlos con luz visible. Sin embargo, lo bueno de la luz es que no siempre es visible. De hecho, la mayor parte es invisible a nuestros ojos. Los agujeros negros son fenómenos de muy alta energía en el espacio. La materia se recoge alrededor de ellos en un disco de acreción a medida que se tira hacia la singularidad. Este asunto se calienta debido al rápido giro y fricción. La cantidad de energía en este disco de acreción es suficiente para emitir rayos X que podemos detectar utilizando telescopios especiales. Esta es una de las formas más conocidas de observar los agujeros negros.

Hay muchas formas de detectar agujeros negros, indirectamente. ‘Ellos’ demostraron el BH supermasivo en el centro de nuestra galaxia al observar y medir las órbitas de varias estrellas que orbitaban en órbitas muy elípticas, y se movían muy, muy rápido, durante un período de 16 años, y determinaron que solo un BH de aproximadamente 4 millones de masas solares podría explicar esas observaciones.

¡Y ese es solo un método!

La ciencia aún no sabe si los agujeros negros son reales o realmente existen. Sin embargo, existe una enorme cantidad de indicaciones que implican que los agujeros negros pueden ser reales. El problema es poder observar uno de cerca. Lo que actualmente no es posible.