Un agujero negro es una región del espacio-tiempo (Cualquier modelo matemático que fusiona tres dimensiones del espacio y una dimensión del tiempo en un continuo continuo de 4 dimensiones) .Exhibiendo efectos gravitacionales tan fuertes que ni siquiera las partículas y la radiación electromagnética como la luz pueden escapar desde adentro. Se espera que se formen agujeros negros de masa estelar cuando las estrellas muy masivas colapsan al final de su ciclo de vida. Las estrellas pequeñas no crean agujeros negros: cuando las estrellas más pequeñas “mueren” se convierten en enanas blancas. La enana blanca puede considerarse como restos de la estrella anfitriona. Son muy densos y tienen una masa comparable al sol y un volumen comparable a la tierra. Se necesita una estrella más masiva para crear una supernova Debe ser 10-15 veces más masiva que nuestro sol Después de esta supernova, si hay suficientes restos restantes cerca, se puede juntar por gravedad y crear una estrella de neutrones o un agujero negro. Si las condiciones son correctas, los escombros serán arrastrados a un solo punto, creando una singularidad con densidad infinita. Después de que se haya formado un agujero negro, puede continuar creciendo absorbiendo masa de su entorno. Al absorber otras estrellas y fusionarse con otros agujeros negros, se pueden formar agujeros negros supermasivos de millones de masas solares. Se supone que existen agujeros negros supermasivos en los centros de la mayoría de las galaxias. El agujero negro es un cuerpo negro ideal ya que no refleja la luz. Un agujero negro consiste en lo siguiente
- La singularidad: esta es la región del agujero negro donde toda la masa del agujero negro se ha comprimido hasta un volumen casi cero. Como resultado, la singularidad tiene una densidad casi infinita y crea una enorme fuerza gravitacional, es decir, una singularidad tiene masa infinita, volumen cero y densidad infinita.
- El horizonte de eventos: este es el “punto de no retorno”. Cualquier objeto, incluso la luz, que esté dentro de este radio no puede escapar del tirón gravitacional del agujero negro. En esta región, el espacio-tiempo se curva infinitamente. Además, la teoría del espacio cuántico en el espacio-tiempo curvo predice que el horizonte de eventos emite radiaciones de Hawkins. La radiación de Hawkins es una radiación de cuerpo negro que se predice que será liberada por los agujeros negros, debido a los efectos cuánticos cerca del horizonte de eventos. Lleva el nombre del físico Stephen Hawking, quien proporcionó un argumento teórico para su existencia en 1974, y a veces también después de Jacob Bekenstein, quien predijo que los agujeros negros deberían tener una entropía finita.
- Esfera de fotones: la esfera de fotones es un límite esférico de espesor cero en el cual los fotones que se mueven en tangentes a esa esfera quedarían atrapados en una órbita circular alrededor del agujero negro. Para los agujeros negros no giratorios, la esfera de fotones tiene un radio 1.5 veces el radio de Schwarzschild. Sus órbitas serían dinámicamente inestables.
- El radio de Schwarzschild: este es el radio del horizonte de eventos. Es el radio en el que la velocidad de escape es igual a la velocidad de la luz, R = 2GM / c2
- El disco de acreción: este es un disco compuesto de material estelar que está en espiral hacia ese agujero negro
- La ergosfera: si el agujero negro está girando, a medida que gira, su masa también hace que el espacio-tiempo alrededor del agujero negro gire. Esta región se llama ergosfera.
Chorros de gas: para algunos agujeros negros, se emiten campos magnéticos de alta intensidad perpendiculares al disco de acreción. Esto hace que las partículas cargadas circulen estas líneas de campo magnético y crea un chorro de gases que se expulsa perpendicularmente al disco.
Los agujeros negros son principalmente de 4 tipos.
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- Agujeros negros supermasivos: un agujero negro supermasivo es el tipo más grande de agujero negro, del orden de cientos de miles a miles de millones de masas solares y se encuentra en el centro de casi todas las galaxias masivas conocidas actualmente en el caso de la Vía Láctea se corresponde con la ubicación de Sagitario A *. En resumen, su masa es de alrededor de 10 ^ 5 a 10 ^ 10 masas solares y el tamaño es de alrededor de 0.001AU a 400AU.
- Agujero negro de masa intermedia: es una clase hipotética de agujero negro con una masa en el rango de 10 ^ 3 masas solares y tamaño hasta el radio de la tierra.
- Agujeros negros estelares: estos agujeros negros tienen una masa de hasta 10 masas solares y un radio de hasta 30 km aproximadamente.
- Micro agujeros negros: tienen una masa hasta la masa de la luna y un radio de aproximadamente 0.1 mm.
John Michell y Pierre-Simon Laplace consideraron por primera vez en el siglo XVIII los objetos cuyo campo gravitatorio es demasiado fuerte para que la luz pueda escapar. La primera solución moderna de la relatividad general que caracterizaría un agujero negro fue encontrada por Karl Schwartzchild en 1916, aunque su interpretación como una región del espacio de la que nada puede escapar fue publicada por primera vez por David Finkelstein en 1958. Los agujeros negros fueron considerados durante mucho tiempo matemáticos curiosidad; Fue durante la década de 1960 que el trabajo teórico demostró que eran una predicción genérica de la relatividad general. Como sabio, muchos científicos famosos y reconocidos trabajaron independientemente en el agujero negro. Y después de eso Albert Einstein, con la ayuda de su teoría de la relatividad, predijo la existencia de agujeros negros en 1916. El primer agujero negro fue descubierto por John Wheeler en 1971.
Por su propia naturaleza, los agujeros negros no emiten directamente ninguna radiación electromagnética que no sea la hipotética radiación de Hawkins, por lo que los astrofísicos que buscan agujeros negros generalmente deben confiar en observaciones indirectas. Por ejemplo, la existencia de un agujero negro a veces se puede inferir observando sus interacciones gravitacionales con su entorno.
El Event Horizon Telescope (EHT), sin embargo, administrado por el Observatorio Haystack del MIT es un intento de observar directamente el entorno inmediato del horizonte de eventos de Sagitario A *, el agujero negro en el centro de la Vía Láctea, y producir un claro y imagen nítida de la misma. La primera imagen de este tipo puede aparecer ya en 2018. En 2015, el EHT logró detectar campos magnéticos justo fuera del horizonte de eventos de Sagitario A *, e incluso discernir algunas de sus propiedades. La existencia de campos magnéticos había sido predicha por estudios teóricos de agujeros negros.
Detección de ondas gravitacionales a partir de la fusión de agujeros negros.
El 14 de septiembre de 2015, el observatorio de ondas gravitacionales LIGO realizó la primera observación exitosa de ondas gravitacionales. La señal fue consistente con las predicciones teóricas de las ondas gravitacionales producidas por la fusión de dos agujeros negros: uno con aproximadamente 36 masas solares y el otro alrededor 29 masas solares. Esta observación proporciona la evidencia más concreta de la existencia de agujeros negros hasta la fecha.
