Las estrellas de neutrones y los agujeros negros se encuentran entre los objetos más exóticos del universo. Una masa de estrellas de neutrones del tamaño de un cubo de azúcar pesaría tanto como toda la humanidad, y las estrellas tienen campos magnéticos un billón de veces los de la Tierra. Como no podemos reproducir tales condiciones en los laboratorios, debemos observar las estrellas de neutrones con telescopios para determinar sus propiedades. Recientemente, el Rossi Explorer, un nuevo satélite de rayos X, descubrió un nuevo fenómeno notable de estrellas de neutrones que quitan la materia de sus estrellas compañeras: su brillo varía casi periódicamente más de mil veces por segundo. Describiré cómo este fenómeno nos brinda una nueva herramienta sensible para investigar las propiedades de las estrellas de neutrones, y cómo incluso puede ayudarnos a buscar agujeros negros.
Introducción a los agujeros negros
Un agujero negro es una región del espacio en la que la materia es tan compacta que nada puede escapar de ella, ni siquiera la luz; La “superficie” de un agujero negro, dentro del cual nada puede escapar, se llama horizonte de eventos . La materia que forma un agujero negro es eliminada de la existencia. Justo cuando el Gato de Cheshire desapareció y solo dejó atrás su sonrisa, un agujero negro representa la materia que solo deja atrás su gravedad.
- ¿Cuánto tiempo sabríamos antes si la Tierra sería absorbida por un agujero negro?
- ¿Se formaron la mayoría de los agujeros negros de hoy en el universo primitivo?
- Al asignar un tamaño a un objeto que se cree que es un agujero negro, ¿se basa en la materia que solo ha pasado el horizonte de eventos?
- Si dos agujeros negros masivos chocaran a unos pocos años luz de la Tierra, ¿sentiríamos físicamente las ondas de gravedad?
- ¿Cómo afectan los agujeros negros a su espacio circundante?
Los agujeros negros generalmente se forman cuando una estrella extremadamente masiva muere en una supernova. Sin embargo, algunas personas piensan que se formaron pequeños agujeros negros durante el Big Bang, y que los “mini agujeros negros” resultantes pueden estar en gran abundancia en nuestra galaxia.
En principio, los agujeros negros pueden tener cualquier masa; Los agujeros negros formados por la muerte estelar tienen al menos el doble de la masa de nuestro Sol. A diferencia de las cosas ordinarias (p. Ej., Rocas), que tienen un tamaño aproximadamente proporcional a la raíz cúbica de su masa, los agujeros negros tienen radios proporcionales a su masa. El horizonte de eventos de un agujero negro no giratorio, la masa de nuestro Sol tiene un radio de unos 3 ~ km. ¡Por lo tanto, los agujeros negros grandes no son muy densos! Un agujero negro mil millones de veces más grande que nuestro Sol, como se cree que existe en el centro de algunas galaxias, tiene una densidad promedio de solo veinte veces la densidad del aire.
Los agujeros negros, como cualquier objeto gravitante, ejercen una fuerza de marea . Si te acercas primero a un agujero negro con los pies, la fuerza gravitacional en tus pies es mayor que la fuerza en tu cabeza. La fuerza de marea en el horizonte de sucesos es menor para los agujeros negros más grandes: se rompería en pedazos fuera de un agujero negro, la masa de nuestro sol, pero en el horizonte de sucesos de mil millones de agujeros negros de masa solar, la fuerza de marea solo sería un millonésima de una onza!
Hechos extraños sobre los agujeros negros
- La luz se dobla tanto cerca de los agujeros negros que si estuvieras cerca de uno y mirando hacia otro lado, verías múltiples imágenes de cada estrella en el universo, ¡y en realidad podrías ver la parte posterior de tu propia cabeza!
- Dentro de un agujero negro, los roles del tiempo y el radio se invierten: así como ahora no puedes evitar ir al futuro, dentro de un agujero negro no puedes evitar entrar a la singularidad central.
- Si te mantuvieras a una distancia segura de un agujero negro y vieras a un amigo caerse, parecería que disminuye la velocidad y casi se detiene justo fuera del horizonte de eventos. Su imagen se atenuaría muy rápidamente. Desafortunadamente para él, desde su punto de vista, cruzaría el horizonte de eventos muy bien, y se encontraría con su destino en la singularidad.
- Los agujeros negros son los objetos más simples del universo. Puede describir uno completamente solo por su masa, velocidad de giro y carga eléctrica. Por el contrario, para describir completamente una mota de polvo, debe especificar la posición y el estado de todos sus átomos, ¡tomando al menos $ 10 ^ {16} $ números!
- Como descubrió Hawking, los agujeros negros pueden evaporarse, pero solo muy lentamente. Incluso uno, la masa de una montaña durará diez mil millones de años, y uno, la masa del Sol solo se evaporará después de $ 10 ^ {67} $ años.