Utilizando las Leyes de Newton a fines de la década de 1790, John Michell de Inglaterra y Pierre-Simon Laplace de Francia sugirieron independientemente la existencia de una “estrella invisible”. Michell y Laplace calcularon la masa y el tamaño, que ahora se llama el “horizonte de eventos”, que un objeto necesita para tener una velocidad de escape mayor que la velocidad de la luz. Y luego, en 1915, la teoría de la relatividad general de Einstein predijo la existencia de objetos súper masivos. En 1967, John Wheeler, un físico teórico estadounidense, aplicó el término “agujero negro” a estos objetos colapsados. Demasiado para la teoría.
No podemos observar directamente los agujeros negros con telescopios, incluso aquellos que detectan rayos X u otras formas de radiación electromagnética. Sin embargo, podemos inferir la presencia de agujeros negros y estudiarlos detectando su efecto sobre otra materia cercana. Si un agujero negro pasa a través de una nube de materia interestelar, por ejemplo, atraerá la materia hacia adentro en un proceso conocido como acreción. Un proceso similar puede ocurrir si una estrella normal pasa cerca de un agujero negro. En este caso, el agujero negro puede desgarrar la estrella a medida que la atrae hacia sí misma. A medida que la materia atraída se acelera y se calienta, emite rayos X que se irradian al espacio. Descubrimientos recientes han demostrado que los agujeros negros tienen una influencia dramática en los vecindarios que los rodean: emiten potentes explosiones de rayos gamma, devoran estrellas cercanas y causan el crecimiento de nuevas estrellas en algunas áreas, mientras que lo impiden en otras.
La mayoría de los agujeros negros se forman a partir de los restos de una gran estrella que muere en una explosión de supernova. (Las estrellas más pequeñas se convierten en densas estrellas de neutrones, que no son lo suficientemente masivas como para atrapar la luz). Si la masa total de la estrella es lo suficientemente grande (aproximadamente tres veces la masa del Sol), se puede demostrar teóricamente que ninguna fuerza puede retener la luz. estrella de colapsar bajo la influencia de la gravedad. Incluso los agujeros negros más grandes pueden resultar de colisiones estelares. Poco después de su lanzamiento en diciembre de 2004, el telescopio Swift de la NASA observó los poderosos y fugaces destellos de luz conocidos como estallidos de rayos gamma. Chandra y el Telescopio Espacial Hubble de la NASA luego recolectaron datos del “resplandor crepuscular” del evento, y juntas las observaciones llevaron a los astrónomos a concluir que las poderosas explosiones fueron Explosiones de Rayos Gamma, y pueden ocurrir cuando un agujero negro y una estrella de neutrones chocan, produciendo otro agujero negro .
- ¿Un agujero negro separa partículas (protones, neutrones, etc.) en sus componentes fundamentales al momento de cruzar su horizonte de eventos?
- ¿Qué tan pequeño debería ser un agujero negro para que puedas sobrevivir o para que vivas por un tiempo?
- ¿Es probable que civilizaciones planetarias altamente inteligentes hayan sido absorbidas por un agujero negro? Si es así, ¿cuál sería el marco de tiempo y los hitos clave?
- ¿Cómo se relacionan los agujeros negros con la ciencia de la tierra? ¿Qué es un ejemplo?
- ¿Existe un material lo suficientemente fuerte como para no ser destruido por un agujero negro?
Los científicos verificaron la existencia de los agujeros negros estudiando la velocidad de las nubes de gas que orbitan en esas regiones. En 1994, los datos del telescopio espacial Hubble midieron la masa de un objeto invisible en el centro de M87, una galaxia supergigante en la constelación de Virgo, a unos 53 millones de años luz de distancia de nosotros. Basado en el movimiento del material girando alrededor del centro, se estimó que el objeto era aproximadamente 3 mil millones de veces la masa de nuestro Sol y parecía concentrarse en un espacio más pequeño que nuestro sistema solar. Esto pasa a ser el más grande identificado hasta ahora.
Durante muchos años, las emisiones de rayos X del sistema de doble estrella Cygnus X-1 a 6,700 años luz de distancia en la constelación de Cygnus convencieron a muchos astrónomos de que el sistema contiene un agujero negro. Con mediciones más precisas disponibles recientemente, la evidencia de un agujero negro en Cygnus X-1, y alrededor de una docena de otros sistemas, es muy fuerte.
Un agujero negro no se puede ver directamente porque la luz no puede escapar de él. Sin embargo, puede identificarse por su efecto sobre el asunto que lo rodea. La materia que gira alrededor de un agujero negro se calienta y emite radiación que se puede detectar. Alrededor de un agujero negro estelar, esta materia está compuesta de gas. Alrededor de un agujero negro supermasivo en el centro de una galaxia, el disco giratorio está hecho no solo de gas sino también de las estrellas. En febrero de 1997 se instaló un instrumento a bordo del Telescopio Espacial Hubble, llamado Espectrógrafo de Imágenes del Telescopio Espacial (STIS).
STIS es el instrumento principal del telescopio espacial para identificar agujeros negros. Un espectrógrafo utiliza prismas o rejillas de difracción para dividir la luz entrante en su patrón de arco iris. La posición y la fuerza de la línea en un espectro proporciona a los científicos datos valiosos. STIS abarca longitudes de onda ultravioleta, visible y de infrarrojo cercano. El instrumento puede tomar un espectro de muchos lugares a la vez en el centro de una galaxia. Cada espectro le dice a los científicos qué tan rápido están girando las estrellas y el gas en esa ubicación. Con esos datos, se puede calcular la masa central que las estrellas están orbitando. Cuanto más rápido van las estrellas, más masivo debe ser el objeto central.
