Nuestra estrella, el sol, morirá una muerte tranquila. El sol tiene solo una masa promedio, en sentido estelar, y después de quemar el último de su combustible de hidrógeno en unos cinco mil millones de años, sus capas externas se alejarán, y el núcleo finalmente se compactará para convertirse en lo que se conoce como una enana blanca, una Tierra. tamaño ascuas del cosmos.
Para una estrella diez veces más grande que el sol, la muerte es mucho más dramática. Las capas externas son lanzadas al espacio en una explosión de supernova que, durante un par de semanas, es uno de los objetos más brillantes del universo. Mientras tanto, el núcleo es comprimido por la gravedad en una estrella de neutrones, una bola giratoria que tiene una docena de millas de diámetro. Un fragmento del tamaño de un cubo de azúcar de una estrella de neutrones pesaría mil millones de toneladas en la Tierra; La atracción gravitacional de una estrella de neutrones es tan severa que si se le dejara caer un malvavisco, el impacto generaría tanta energía como una bomba atómica.
Pero esto no es nada comparado con la agonía de una estrella unas 20 veces la masa del sol. Detonar una bomba similar a Hiroshima cada milisegundo durante toda la vida del universo, y aún se quedaría sin la energía liberada en los momentos finales de un colapso de estrella gigante. El núcleo de la estrella se hunde hacia adentro. Las temperaturas alcanzan los 100 mil millones de grados. La fuerza aplastante de la gravedad es imparable. Trozos de hierro más grandes que el Monte Everest se compactan casi instantáneamente en granos de arena. Los átomos se rompen en electrones, protones, neutrones. Esas piezas diminutas se convierten en quarks, leptones y gluones. Y así sucesivamente, cada vez más pequeño, cada vez más denso, hasta …
Hasta que nadie lo sepa. Al tratar de explicar un fenómeno tan trascendental, las dos principales teorías que rigen el funcionamiento del universo, la relatividad general y la mecánica cuántica, se vuelven locas, como los diales en un avión que gira violentamente durante una picada.
La estrella se ha convertido en un agujero negro.
Lo que hace que un agujero negro sea el abismo más oscuro del universo es la velocidad necesaria para escapar de su atracción gravitacional. Para superar las garras de la Tierra, debes acelerar a aproximadamente siete millas por segundo. Esto es rápido, media docena de veces más rápido que una bala, pero los cohetes construidos por el hombre han logrado velocidad de escape desde 1959. El límite de velocidad universal es 186,282 millas por segundo, la velocidad de la luz. Pero incluso eso no es suficiente para vencer la atracción de un agujero negro. Por lo tanto, lo que sea que esté dentro de un agujero negro, incluso un rayo de luz, no puede salir. Y debido a algunos efectos muy extraños de la gravedad extrema, es imposible mirar. Un agujero negro es un lugar exiliado del resto del universo. La línea divisoria entre el interior y el exterior de un agujero negro se llama horizonte de eventos. Todo lo que cruza el horizonte (una estrella, un planeta, una persona) se pierde para siempre.
EL PODER DE LA GRAVEDAD
Einstein demostró hace un siglo que la masa de estrellas, planetas y toda otra materia ejerce una fuerza gravitacional, doblando el espacio como una lámina de goma. Cuanto mayor es la masa de un objeto, más poderoso es el efecto. La inmensa masa de un agujero negro genera un “sumidero” gravitacional del cual ni siquiera la luz puede escapar.
Tamaño aproximado de la Tierra si se derrumba en un agujero negro; pesaría lo mismo que la Tierra hoy.
JASON TREAT Y ALEXANDER STEGMAIER, PERSONAL DE NGM
FUENTES: AVERY BRODERICK, INSTITUTO PERIMETRAL PARA LA FÍSICA TEÓRICA, UNIVERSIDAD DE WATERLOO, CANADÁ; GRUPO CENTRO GALÁCTICO UCLA
Albert Einstein, uno de los pensadores más imaginativos de la historia de la física, nunca creyó que los agujeros negros fueran reales. Sus fórmulas permitieron su existencia, pero sintió que la naturaleza no permitiría tales objetos. Lo más antinatural para él era la idea de que la gravedad podría abrumar a las fuerzas supuestamente más poderosas (electromagnéticas, nucleares) y esencialmente hacer que el núcleo de una enorme estrella desapareciera del universo, un acto de David Copperfield a escala cósmica.
Einstein apenas estaba solo. En la primera mitad del siglo XX, la mayoría de los físicos descartaron la idea de que un objeto podría volverse lo suficientemente denso como para asfixiar la luz. Prestarle más crédito de lo que uno le daría al hada de los dientes era arriesgarse al suicidio profesional.
Aún así, los científicos se habían preguntado sobre la posibilidad desde el siglo XVIII. El filósofo inglés John Michell mencionó la idea en un informe a la Royal Society de Londres en 1783. El matemático francés Pierre-Simon Laplace predijo su existencia en un libro publicado en 1796. Nadie llamó a estas curiosidades súper densas agujeros negros: se las conocía como congeladas. estrellas, estrellas oscuras, estrellas colapsadas o singularidades de Schwarzschild, después del astrónomo alemán que resolvió muchas ecuaciones teóricas sobre ellas. El nombre “agujero negro” se utilizó por primera vez en 1967, durante una charla del físico estadounidense John Wheeler en la Universidad de Columbia en la ciudad de Nueva York.
Casi al mismo tiempo hubo un cambio radical en el pensamiento del agujero negro, debido principalmente a la invención de nuevas formas de mirar hacia el espacio. Desde los albores de la humanidad, habíamos estado restringidos al espectro visible de la luz. Pero en la década de 1960, los telescopios de rayos X y ondas de radio comenzaron a usarse ampliamente. Esto permitió a los astrónomos recolectar luz en longitudes de onda que atraviesan el polvo interestelar y nos permiten ver, como en una radiografía de hospital, los huesos interiores de las galaxias.
Lo que los científicos encontraron, sorprendentemente, fue que en el centro de la mayoría de las galaxias, y hay más de 100 mil millones de galaxias en el universo, hay un bulto repleto de estrellas, gas y polvo. En el centro mismo de este bulto caótico, en prácticamente todas las galaxias observadas, incluida nuestra propia Vía Láctea, hay un objeto tan pesado y compacto, con un tirón gravitacional tan feroz, que no importa cómo lo midas, solo hay uno posible explicación: es un agujero negro.
Estos agujeros son inmensos. El que está en el centro de la Vía Láctea es 4,3 millones de veces más pesado que el sol. Una galaxia vecina, Andrómeda, alberga una con tanta masa como 100 millones de soles. Se cree que otras galaxias contienen agujeros negros de mil millones de soles, y algunos incluso monstruos de diez mil millones de soles. Los agujeros no comenzaron la vida tan grande. Ganaron peso, como todos nosotros, con cada comida. Los expertos en agujeros negros también creen que pequeños agujeros deambulan por los suburbios galácticos, comunes como los ciervos de traspatio.
En el curso de una sola generación de físicos, los agujeros negros se transformaron de bromas cercanas, la reducción y absurdo de retoques matemáticos, a hechos ampliamente aceptados. Resulta que los agujeros negros son completamente comunes. Probablemente hay billones de ellos en el universo.
Nadie ha visto nunca un agujero negro, y nadie lo verá nunca. No hay nada que ver. Es solo un espacio en blanco en el espacio, una gran cantidad de nada, como les gusta decir a los físicos. La presencia de un agujero se deduce por el efecto que tiene en su entorno. Es como mirar por una ventana y ver cada copa de un árbol doblarse en una dirección. Seguramente tendría razón al suponer que soplaba un viento fuerte pero invisible.
Cuando pregunta a los expertos qué tan seguros estamos de que los agujeros negros son reales, la respuesta constante es 99.9 por ciento; Si no hay agujeros negros en el centro de la mayoría de las galaxias, debe haber algo aún más loco. Pero toda duda puede eliminarse en cuestión de meses. Los astrónomos planean espiar a uno mientras come.
El agujero negro en el centro de la Vía Láctea, a 26,000 años luz de distancia, se llama Sagitario A *. Sgr A *: esa es la abreviatura estándar; su apellido se pronuncia A-star; actualmente es un tranquilo agujero negro, un quisquilloso para comer. Otras galaxias contienen Godzillas destructoras de estrellas y devoradoras de planetas llamadas cuásares.
Pero Sgr A * se está preparando para cenar. Empuja una nube de gas llamada G2 hacia ella a aproximadamente 1,800 millas por segundo. En tan solo un año, G2 se acercará al horizonte de eventos del hoyo. En este punto, los radiotelescopios de todo el mundo se centrarán en Sgr A *, y se espera que al sincronizarlos para formar un observatorio del tamaño de un planeta llamado Event Horizon Telescope, produzcamos una imagen de un agujero negro en acción. No veremos el agujero en sí, sino probablemente lo que se conoce como el disco de acreción, un anillo de escombros que delinea el borde del agujero, el equivalente a las migas en un mantel después de una buena comida. Esto debería ser suficiente para disipar la mayoría de las dudas de que existan agujeros negros.
Más que simplemente existir. Pueden ayudar a determinar la estructura del universo. La materia que se precipita hacia un agujero negro produce mucho calor por fricción. Deslice hacia abajo un poste de fuego; Se te calientan las manos. Lo mismo con cosas deslizándose hacia un agujero negro. Los agujeros negros también giran, son básicamente remolinos profundos en el espacio, y la combinación de fricción y giro da como resultado que una cantidad significativa de la materia caiga hacia un agujero negro, a veces más del 90 por ciento, que no pasa por el horizonte de eventos sino que es arrojado, como chispas de una rueda de afilar.
Esta materia calentada se canaliza hacia corrientes de chorro que se precipitan a través del espacio, lejos del agujero a velocidades fenomenales, generalmente solo una marca por debajo de la velocidad de la luz. Los chorros pueden extenderse por millones de años luz, perforando directamente a través de una galaxia. En otras palabras, los agujeros negros agitan viejas estrellas en el centro galáctico y conducen gases escaldantes generados en este proceso a las partes externas de la galaxia. El gas se enfría, se une y eventualmente forma nuevas estrellas, refrescando la galaxia como una fuente de juventud.
Es importante aclarar un par de cosas sobre los agujeros negros. Primero está la idea, popularizada en la ciencia ficción, de que los agujeros negros están tratando de absorbernos a todos. Un agujero negro no tiene más poder de aspiración que una estrella normal; Simplemente posee un agarre extraordinario para su tamaño. Si nuestro sol de repente se convirtiera en un agujero negro, no va a suceder, pero pretendamos, retendría la misma masa, pero su diámetro se reduciría de 865,000 millas a menos de cuatro millas. La Tierra sería oscura y fría, pero nuestra órbita alrededor del sol no cambiaría. Este sol de agujero negro ejercería el mismo tirón gravitacional en nuestro planeta que el de tamaño completo. Del mismo modo, si la Tierra se convirtiera en un agujero negro, retendría su peso actual de más de seis sextillones de toneladas (es decir, seis seguidos por 21 ceros) pero se reduciría a un tamaño más pequeño que un globo ocular. Sin embargo, la luna no se movía.
Entonces los agujeros negros no apestan. Fácil. El siguiente tema, el tiempo, es mucho más que un doblador mental. El tiempo y los agujeros negros tienen una relación muy extraña. En realidad, el tiempo en sí mismo, olvidarse de los agujeros negros por un momento, es un concepto inusual. Probablemente conozca la frase “el tiempo es relativo”. Lo que esto significa es que el tiempo no se mueve a la misma velocidad para todos. El tiempo, como descubrió Einstein, se ve afectado por la gravedad. Si coloca relojes extremadamente precisos en cada piso de un rascacielos, todos funcionarán a ritmos diferentes. Los relojes en los pisos inferiores, más cerca del centro de la Tierra, donde la gravedad es más fuerte, funcionarán un poco más lentamente que los de los pisos superiores. Nunca se da cuenta de esto porque las variaciones son fantásticamente pequeñas, una billonésima parte de un segundo aquí y allá. Los relojes en los satélites de posicionamiento global deben configurarse para que marquen un poco más lento que los de la superficie de la Tierra. Si no lo hicieran, el GPS no sería preciso.
Los agujeros negros, con su increíble atracción gravitacional, son básicamente máquinas del tiempo. Sube a un cohete, viaja a Sgr A *. Facilítese extremadamente cerca del horizonte de eventos, pero no lo cruce. Por cada minuto que pases allí, pasarán mil años en la Tierra. Es difícil de creer, pero eso es lo que sucede. La gravedad triunfa sobre el tiempo.
Y si cruzas el horizonte de eventos, ¿entonces qué? Una persona que mira desde afuera no lo verá caer. Aparecerá congelado en el borde del agujero. Congelado por una cantidad infinita de tiempo.
Aunque técnicamente no es infinito. Nada dura para siempre, ni siquiera los agujeros negros. Stephen Hawking, el físico británico, demostró que los agujeros negros tienen fugas (la filtración se llama radiación de Hawking) y, con el tiempo suficiente, se evaporará por completo. Pero estamos hablando de billones sobre billones sobre muchos más billones de años. El tiempo suficiente para que en el futuro lejano, los agujeros negros puedan ser los únicos objetos que quedan en nuestro universo.
Mientras que un observador externo nunca te vería caer en un agujero negro, ¿qué te sucedería? Sgr A * es tan grande que su horizonte de eventos está a unos ocho millones de millas de su centro. Hay un debate en la comunidad de física sobre el momento en que cruzas. Es posible que exista lo que se llama un muro de fuego, y que al llegar al horizonte de eventos, se quema rápidamente.
La teoría general de la relatividad predice, sin embargo, que algo más sucede cuando cruzas el horizonte de sucesos: nada. Simplemente pasas, sin darte cuenta de que ahora estás perdido para el resto del universo. Estás bien. Su reloj en su muñeca funciona como siempre. A menudo se dice que los agujeros negros son infinitamente profundos, pero esto no es cierto. Hay un fondo No vivirás para verlo. La gravedad, a medida que caes, se hará más fuerte. El tirón de tus pies, si caes primero, será mucho mayor que el tirón de tu cabeza que te estirarán hasta que te desgarren. Los físicos llaman a esto ser “spaghettified”.
Pero pedazos tuyos llegarán al fondo. En el centro de un agujero negro hay un enigma llamado singularidad. Entender una singularidad sería uno de los mayores avances científicos de la historia. Primero tendría que inventar una nueva teoría, una que fuera más allá de la relatividad general de Einstein, que determina el movimiento de las estrellas y galaxias. Y tendrías que superar la mecánica cuántica, que predice lo que sucede con las partículas microscópicas. Ambas teorías son aproximaciones finas de la realidad, pero en un lugar de extremos, como el interior de un agujero negro, ninguna se aplica.
Se imagina que las singularidades son extremadamente pequeñas. Más allá de lo minúsculo: amplía una singularidad un billón de billones de veces, y el microscopio más poderoso del mundo no se acercaría a verlo. Pero hay algo allí, al menos en un sentido matemático. Algo no solo pequeño sino también inimaginablemente pesado. No te molestes en preguntarte qué. La gran mayoría de los físicos dicen que sí, que existen agujeros negros, pero que son el último Fort Knox. Son impenetrables. Nunca sabremos qué hay dentro de una singularidad.
Pero un par de pensadores poco ortodoxos piden diferencias. En los últimos años, los físicos teóricos han aceptado cada vez más que nuestro universo no es todo lo que hay. Vivimos, más bien, en lo que se conoce como el multiverso: una vasta colección de universos, cada uno una burbuja separada en el queso suizo de la realidad. Todo esto es altamente especulativo, pero es posible que para dar a luz a un nuevo universo primero necesites tomar un montón de materia de un universo existente, aplastarla y sellarla.
¿Suena familiar? Sabemos, después de todo, qué pasó con al menos una singularidad. Nuestro universo comenzó, hace 13.800 millones de años, en una tremenda explosión. El momento anterior, todo estaba empaquetado en una mota infinitamente pequeña, masivamente densa, una singularidad. Quizás el multiverso funciona algo así como un roble. De vez en cuando se cae una bellota, cae en el suelo ideal y brota abruptamente. Así también con una singularidad, la semilla de un nuevo universo. Y como un roble joven, nunca le enviaremos una nota de agradecimiento a nuestra madre. Para que el mensaje escape de nuestro universo, tendría que moverse más rápido que la velocidad de la luz. De nuevo, ¿te suena familiar?
La evidencia de lo que podría residir en un agujero negro es convincente. Mira a tu izquierda, mira a tu derecha. Pellizcate a ti mismo. Un agujero negro podría haberse originado en otro universo. Pero podemos estar viviendo en eso.
Fuente: http://ngm.nationalgeographic.co …
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