¿Sabes qué es un Hoyo Negro?

Hace dos números, Nicolás Pereyra, astrofísico venezolano y gurú sideral con experiencia en centros espaciales estadounidenses, publicó un artículo sobre los agujeros negros. Y no nos referimos al que están pensando.

Como no hay preguntas estúpidas, sino personas estúpidas que preguntan preguntas estúpidas, le pedimos a nuestros lectores que nos envisen todas las dudas que tuvieran sobre los agujeros negros (otra vez, no, no esos agujeros negros) con la promesa de que se las haríamos llegar a Nicolás. La respuesta fue soberbia y a continuación transcribimos las respuestas de Nicolás Pereyra, que amablemente sacó tiempo de su vida académica para darnos una explicación sencilla sobre qué son los agujeros negros.

Es de hacer notar que Nicolás realmente ha cambiado nuestras vidas, ahora todos los eruditos de la comandancia editorial de El Nuevo Cojo manejamos una connotación asexual de lo que es un agujero negro; es más, ahora llegamos a las fiestas y no sin cierto donaire iniciamos conversaciones con: Disculpa, ¿quieres que te cuente lo que pasa en el cielo?

Nicolás, gracias por los favores recibidos.

 

Si los agujeros negros se chupan todo, ¿se está acercando más al otro y eventualmente se van a tragar todo el universo? ¿Qué quedará después de esto? Luis Ramos, Colombia

 

Los agujeros negros absorben todas las partículas (incluyendo la luz) que se acerquen lo suficiente, de modo que mientras nos mantengamos lo suficientemente lejos de un hoyo negro, no seremos absorbidos. Es decir, el hecho de que dos cuerpos se atraigan, no implica que chocarán. Por ejemplo, la Tierra es atraída por el Sol (y el Sol por la Tierra), y sin embargo la trayectoria del la Tierra no nos lleva a encontrarnos directamente con la superficie solar.

Sin embargo, si de alguna manera toda la masa existente llegara a pertenecer a un solo hoyo negro, ¿qué sucedería entonces? Actualmente no sabemos con certeza. ¿Quedaría el Universo por siempre reducido a un punto? O ¿ocurría un segundo Big Bang, originando el Universo de nuevo y llevándonos a la creación de un nuevo y equivalente sistema solar con una nueva y equivalente Tierra, con un nuevo equivalente de cada uno de nosotros? No sabemos.

La física “dentro” de un hoyo negro no es bien entendida. Las densidades de masa correspondientes nos son reproducibles en el laboratorio. Sabemos que la teoría de gravedad de Newton es inconsistente con el electromagnetismo en estas condiciones, de modo que nuevas teorías para entender la estructura interna de un hoyo negro son requeridas.

La teoría propuesta más conocida que intenta abordar estos problemas es la Relatividad General. Pero, aunque la Relatividad Especial (mecánica que estudia partículas a velocidades cercanas a la velocidad de la luz), ha sido verificada experimentalmente en los aceleradores de partículas modernos, la Relatividad General (teoría que busca describir los efectos gravitatorios como efectos de “curvatura” del espacio-tiempo en vez de fuerzas como en la teoría de Newton) aun no ha sido claramente verificada. La razón principal siendo la imposibilidad de reproducir en laboratorio las condiciones físicas que produzcan resultados donde haya evidentes diferencias entre las predicciones de las teorías clásicas y la Relatividad General.

Otra dificultad de la Relatividad General es que en ella no se pueden establecer leyes de conservación de energía, es decir, no existe una expresión matemática asociada con la “curvatura” del espacio tiempo, que sumada con la energía cinética del sistema, se conserve. Como es bien sabido la conservación de energía es un pilar fundamental de las ciencias modernas en general, no solo de la física. De establecerse la Relatividad General, habrá que hacer revisiones en todas ramas de la Ciencias (excepto matemáticas).

Una de las motivaciones de mi actual trabajo de investigación, el de estudiar discos de acreción alrededor de hoyos negros, es que al tener una mejor comprensión del disco, particularmente en las partes del disco más cercano al hoyo negro, podemos empezar a entender la vecindad inmediata del hoyo negro el cual sería un primer paso para entender la estructura del hoyo negro mismo.

En resumen, ¿qué pasaría si toda la materia del universo se convierte en un gran hoyo negro? No sabemos.

 

¿De qué tamaño es un hoyo negro? Si hay tanta gravedad debe ser minúsculo. Y ya que estamos en esto, viva UFF. Laura Bebe, México

 

Un hoyo negro se define como un objeto que genera un campo gravitatorio tan intenso que ni la luz pueda escaparse. Con esta definición podemos estimar el tamaño máximo para un hoyo negro de masa conocida.

En teorías clásicas para que una partícula pueda escapar de un cuerpo con campo gravitatorio, la energía cinética de la partícula tiene que ser igual o mayor que el trabajo que pueda hacer la gravedad para detener la partícula. Asumiendo que la luz es una partícula que se mueve a la velocidad de la luz, podemos estimar el radio máximo de un hoyo negro igualando la energía cinética Newtoniana al trabajo total que podría realizar el campo para evitar que la luz se escape, es decir:

 

donde c es la velocidad de la luz, G es la constante universal de gravitación, M_hn es la masa del hoyo negro, y r_max es el radio máximo del hoyo negro (para distancias mayores que este, la partícula de luz podría escaparse). Entonces, tenemos que:

 

 

Cálculos de Relatividad General, considerablemente más elaborados y extensos que estos, producen el mismo resultado.

Así que, por ejemplo, para que un objeto de un gramo tenga la densidad suficiente para ser un hoyo negro debería tener un radio menor que 1.5 x10-28 cm., es decir

r 0.00000000000000000000000000015 cm.

 

Para ilustrar lo pequeño que es esto, el radio del núcleo de un átomo de hidrógeno es del orden de 10-13 cm. Es decir, habría que reducir el tamaño de un gramo de material a miles de millones de veces más pequeño que el núcleo de un átomo. No es actualmente posible comprimir un gramo de material en un laboratorio hasta este punto.

De la ecuación de arriba, podemos notar que el radio máximo se incrementa con la masa. En quásares, donde se estima que las masas de los hoyos negros son del orden de miles de millones de veces mayor que la masa de nuestro sol, el tamaño máximo de los hoyos negros es similar al tamaño de nuestro sistema solar.

En resumen, el tamaño máximo de un hoyo negro depende de su masa. Para la masa de típicos objetos terrestres, para obtener un hoyo negro, habría que comprimirlos a un tamaño significativamente menor que el tamaño del núcleo de un átomo. Para hoyos negros en el centro de galaxias, el tamaño máximo sería más o menos comparable con el tamaño de nuestro sistema solar.

 

¿Hacia donde pasan las cosas que caen en un hoyo negro? Con tanta gravedad ¿cómo puede algo escapar esta fuerza? Gustavo Pérez, RD

 

Cuando un objeto cae en un hoyo negro, su masa pasa a ser parte del hoyo negro y en principio queda atrapado por siempre. Es decir, no puede escapar (como tampoco puede la luz).

Sin embargo, actualmente no tenemos un conocimiento claro de la estructura interna de un hoyo negro. Los discos de acreción que yo estudio, por ejemplo, aplican los campos gravitatorios del hoyo negro, afuera del hoyo negro. Es decir estudiamos los efectos que el hoyo negro ejerce sobre su alrededor, más que el hoyo negro mismo.

Intentos de acoplar la Relatividad General con la Mecánica Cuántica, ha introducido efectos estadísticos-probabilísticos inherentes a la teoría de la Mecánica Cuántica al estudio de gravedad, sugiriendo que hay siempre una probabilidad, aunque sea muy pequeña, de que alguna partícula escape. Pero, hasta ahora no ha sido posible verificar observacionalmente estas ideas porque las predicciones para las emisiones son demasiado pequeñas para ser detectadas.

En resumen, un objeto que cae en un hoyo negro quedaría en principio atrapado por siempre formando parte del hoyo negro. Respuestas más detalladas requerirían de un conocimiento claro de la estructura interna de un hoyo negro, que actualmente no tenemos.

 

Si un agujero negro consume todo a su alrededor, ¿llegará el momento en que empiece a crear masa hasta y deje de ser un agujero negro? Por ejemplo, ¿pudo la tierra pudiera haber sido un agujero negro que tragó cosas hasta tener masa suficiente para dejar de serlo? Liza desde Internet

 

La fuerza que mantiene unida la masa de un hoyo negro (y que va atrayendo más masa hacia el hoyo negro) es la gravedad. A su vez, la gravedad es proporcional a la masa, por lo tanto, el campo gravitatorio va aumentando a medida que aumente la masa. Es decir, al incrementar la masa de un hoyo negro, no solo aumenta el tamaño del hoyo negro, pero la fuerza gravitatoria que mantiene el hoyo negro unido también aumenta, y el hoyo negro continúa en principio siendo un hoyo negro pero ahora con mayor masa.

En resumen, actualmente se cree que un hoyo negro que absorbe masa se convierte simplemente en un hoyo negro más grande. Pero, para responder su pregunta de una manera definitiva y detallada tendríamos que tener conocimientos sobre la estructura interna de hoyos negros que actualmente no se tiene.

 

¿Se puede viajar al pasado o futuro por un hoyo negro? Toni Alberti, Rosario, Argentina

 

Con el descubrimiento de la Teoría Especial de la Relatividad, se observó que el tiempo transcurrido es relativo a (depende de) nuestro sistema de referencia. Es decir, previo a la Relatividad Especial, se consideraba evidente que el tiempo transcurre igual para todos los objetos o personas. Por lo tanto, si se encuentra en estos momentos con un amigo que no había visto desde hace exactamente cinco años, entonces para su amigo/a no habrán transcurrido dos días o dos décadas, sino también habrán transcurrido exactamente cinco años. Sin embargo, la Relatividad Especial indica que el tiempo para usted y su amigo/a, en general, no van a ser exactamente igual.

Entonces, ¿por qué no percibimos la diferencia en el tiempo transcurrido? La razón es que la diferencia en medidas de tiempo solo se hace apreciable cuando los objetos se mueven a velocidades cercanas a la de la luz. Al menos que usted y/o su amigo/a hayan estado viajando a velocidades cercanas a la luz, la diferencia en el tiempo transcurrido entre cada uno es demasiado pequeña para ser medible. Sin embargo, en aceleradores de partículas modernas, se ha observado que el tiempo de vida de partículas inestables varía de acuerdo con las predicciones de la Relatividad Especial.

Ahora, los campos gravitatorios cerca de hoyos negros son tan fuertes que, objetos que se acercan lo suficiente pueden ser acelerados a velocidades cercanas a la luz, y en consecuencia debe tener efectos apreciables en las medidas del tiempo.

Con respecto a viajar en el tiempo, en la Relatividad Especial (y en la Relatividad General también) el tiempo en cualquier sistema de referencia se mueve hacia adelante, es decir hacia el futuro. Por lo tanto es posible, en principio, ir al espacio y trasladarse a velocidades muy altas, y envejecer más lento que en la Tierra. Uno podría viajar durante 10 años según el reloj abordo de la nave espacial, y encontrar que al regresar a la Tierra que todo ha envejecido 100 años. En este sentido uno podría “viajar al futuro”. Aunque las velocidades requeridas para observar tales efectos a través de un viaje tripulado están actualmente más allá de nuestra tecnología actual. Sin embargo, de acuerdo con las teorías físicas actuales sería imposible viajar al pasado.

En resumen, es muy probable que los hoyos negros cambien las medidas que podemos hacer sobre el tiempo, y según las teorías físicas actuales sería en principio posible utilizar un hoyo negro para viajar al futuro, pero sería imposible viajar al pasado. Sin embargo en los años 1800, el tiempo era considerado absoluto y por lo tanto viajar al futuro era considerado imposible en ese entonces. En la medida de que nuestro entendimiento del Universo incremente se irán ampliando cada vez más los horizontes del potencial humano.

 

¿Qué pasaría si entro en un agujero negro? Pedri desde Internet

 

La física “dentro” de un hoyo negro no es bien entendida. Las densidades de masa correspondientes nos son reproducibles en el laboratorio. Una de las motivaciones de mi actual trabajo de investigación, el de estudiar discos de acreción alrededor de hoyos negros, porque al tener una mejor comprensión del disco, particularmente en las partes del disco más cercano al hoyo negro, podemos empezar a entender la vecindad inmediata del hoyo negro el cual sería un primer paso para entender la estructura del hoyo negro mismo. En resumen, no sabemos.

 

Leyendo sobre agujeros negros conseguí con el término “Event Horizon”. ¿Qué significa? Laura Molina, Nueva York

 

“Event Horizon” marca los puntos de “no return”. Es decir, que cualquier partícula que entra/atraviesa el event horizon no regresa, quedando atrapada por siempre en el campo gravitacional del hoyo negro.

El event horizon, por lo tanto, también marca el límite de cercanía al hoyo negro que podemos “observar”. Es decir, nosotros no podemos ver directamente lo que sucede dentro del event horizon porque ni la luz ni partículas pueden escapar para transmitir información.

Las formas específicas del event horizon que uno actualmente consigue en la literatura son calculadas a través de la Relatividad General.

 

¿Hay vida en los agujeros negros? Luigi, Maracay, Venezuela

 

La física “dentro” de un hoyo negro no es bien entendida. Las densidades de masa correspondientes nos son reproducibles en el laboratorio. De modo que no está claro si puede existir vida dentro de un hoyo negro.

De haber vida en los hoyos negros, no habría en principio manera de que ellos/ellas se comunicaran con nosotros. Cualquier intento de ellos/ellas de comunicarse con nosotros enviándonos una señal vía onda electromagnéticas (luz visible, radio…) o a través de partículas materiales fallaría porque las ni la luz ni las partículas podrían escapar al hoyo negro para transmitir la información.

También, de haber vida en hoyos negros, probablemente sería distinta a la forma de vida que conocemos en la Tierra porque se estaría desarrollando en principios y en condiciones distintas.

En resumen, no sabemos.

 

¿De dónde viene la energía de los agujeros negros? Si E=mc2 y la masa de los agujeros es mínima, ¿caben los agujeros negros dentro de esta fórmula para la creación de su energía? Elba desde la Internet

 

La inmensas fuerzas que ejercen hoyo negros sobre su alrededor se deben a que tienen masa en un volumen relativamente pequeño, el cual a su vez generan fuerzas gravitatorias muy grandes. Es decir, las fuerzas que ejerce un hoyo negro se debe a la gravedad, a la interacción atractiva de partículas con masa.

La formula “E=mc2” establece que la masa puede ser convertida en energía, la cantidad de energía para una masa dada es la calculada a través de la fórmula. El hoyo negro se genera a través de interacciones gravitatorias lo cuales podrían suceder sin que haya variación de la masa total.

En resumen, la aparición de hoyo negros, y sus efectos en su medio inmediato, son independiente de la fórmula “E=mc2”. Sin embargo la fórmula es aplicable y se puede utilizar para calcular la energía que sería liberada si toda o parte de la masa del hoyo negro se convirtiera en energía.

 

¿Cuántos agujeros negros hay? Marco Moreno, Caracas, Venezuela

 

Se cree que existen numerosos hoyos negros con masas un poco mayores que nuestro Sol dentro de nuestra galaxia, y que se mueven alrededor del centro galáctico al igual que las estrellas luminosas “normales” como nuestro sol. Muchos de estos hoyos negros estarían “solos’’ (es decir, sin una estrella acompañante) y por lo tanto no serían detectables. La evidencia que se tiene de la existencia de hoyo negros de masa estelar es a través el efecto que tienen sobre una estrella acompañante o sobre material en su vecindad inmediata el cual si es visible.

También se cree que es común que existan hoyos negros, con masas del orden de millones veces más grande que nuestro Sol, en el centro de galaxias (incluyendo nuestra Vía Láctea). Se cree que el mecanismo que genera la energía en los Quásares, los objetos más luminosos conocidos, es la perdida de energía gravitatoria a medida que material va cayendo hacia un hoyo negro de masa del orden de miles de millones de veces más grande que nuestro Sol.

En resumen, se cree que los hoyos negros son objetos comunes en nuestro universo pero actualmente no podemos estimar de una manera precisa su cantidad o frecuencia porque muchos de ellos no son detectables desde la Tierra.

 

Si hay agujeros negros, ¿hay agujeros blancos? El Jodedor, Costa Rica

 

Un hoyo negro se define como una masa con una densidad lo suficientemente grande que su campo gravitatorio es tan fuerte que ni partículas ni luz pueden escaparse de ellos (de allí el término “hoyo negro”).

Si hay hoyos negros, ¿hay hoyos blancos? Para responder esta pregunta, habría que, en primer lugar, definir qué significa el término “hoyo blanco”.

Un objeto que tiene densidades relativamente altas (pero no lo suficiente para ser hoyo negro) con masas similar a la de nuestro Sol pero de un radio cien veces más pequeño, son las estrellas enanas blancas. El término “enana” es porque son apreciablemente más pequeñas que estrellas “normales” como nuestro Sol, y el término “blanco” es porque algunas tienen una temperatura tales que se ven de color blanco.

Muchas enana blancas afectan su medio en forma similar que los hoyos negros, y en muchos casos el efecto que tiene la enana blanca en su medio inmediato es más visible que la enana blanca misma.

En resumen, para poder responder la pregunta tendríamos que definir primero qué significa el término “hoyo blanco”. Las estrellas enanas blancas, por ejemplo, aunque no tienen un campo gravitatorio lo suficientemente grande para retener la luz, en algunos casos tiene efectos en su medio inmediato similares a los efectos que tienen hoyos negros.

 

¿Se ha determinado 100% que los hoyos negros existen? He leído que hay dudas acerca de su existencia. Marisa Torrealba, Caracas, Venezuela

 

Actualmente no se tiene una certeza completa de que los hoyos negros existan. Sin embargo, si existen objetos con masas y/o densidades considerablemente más grandes que la de nuestro Sol.

Por ejemplo, existe evidencia directa de la existencia de enanas blancas. Las enanas blancas son estrellas con masas similares a la del Sol, pero con un tamaño similar al de la Tierra. El término “enano” viene de que son apreciablemente más pequeñas que estrellas “normales” como nuestro Sol, y el término “blanco” es porque algunas tienen una temperatura tales que se ven de color blanco.

La masa de enanas blancas puede ser medida por el efecto que su gravedad tiene sobre una estrella acompañante (mientras mayor sea la masa, más fuerte serán las fuerza de gravedad y sus efectos). A su vez, la temperatura en la superficie de la enana blanca puede ser medido a través de su espectro (es decir, por la intensidad en distintos colores al pasar la luz del objeto por un prisma). Conociendo la temperatura y la distancia al objeto, podemos calcular el tamaño del objeto a través del flujo de energía que medimos del objeto con nuestros telescopios (mientras más grande sea el objeto, mayor superficie tendrá, mayor energía emitirá, y mayor será el flujo de energía que medimos).

También se tiene evidencia directa de la existencia de estrellas neutrónicas. Las estrellas neutrónicas son estrellas con masa un poco mayor que la del Sol (hasta una tres veces más masa que el Sol) pero con un tamaño del orden de 10-20 Km. El nombre de estrellas neutrónicas viene porque estas estrellas están tan compactas que los electrones y protones se unen para formar neutrones y la densidad de estas estrellas es similar que la densidad del los núcleos atómicos (pero con el tamaño de una ciudad).

Si un estrella neutrónica llegara a tener una masa mayor que cinco veces la del Sol, entonces las fuerzas gravitatorias incrementarían a tal punto que se compactaría aún más y presentaría densidades apreciablemente mayor que la de un núcleo atómico. Ahora: ¿cuánto se compactaría? no sabemos, pero si se compacta lo suficiente, podría tener un campo gravitatorio lo suficientemente fuerte para no permite que ni partículas ni la luz se escape, es decir podría convertirse en un hoyo negro. ¿Existen cuerpos con masas mayores que cinco veces la del Sol pero que no podemos ver directamente desde la Tierra? Si.

Observando ciertos sistemas estelares, podemos observar los efectos de campos gravitatorios que tienen sobre una estrella un objeto masivo cercano o acompañante, y a través de estos efectos podemos calcular la masa del objeto acompañante. Se conoce actualmente varios casos donde una estrella visible está acompañada por un objeto de más de cincos veces la masa del Sol, pero sin embargo, cuando intentamos observar directamente el objeto acompañante, no lo vemos. Esto es consistente con la idea de que el objeto acompañante sea un hoyo negro, es decir se cree que no vemos el objeto acompañante porque este no permite que la luz escape de él. Tales objetos acompañantes se llaman “candidatos a hoyos negros”, porque de acuerdo a las teorías actuales tienen propiedades que corresponden a, o son consistente con, hoyos negros.

Se cree también que es común encontrar hoyos negros en el centro de galaxias. Inclusive en nuestra Vía Láctea se ha conseguido evidencia de que en su centro hay un objeto con masa de un millón de veces más grande que nuestro Sol.

En quásares, los objetos más luminosos que conocemos, actualmente se cree que está compuesto por un disco de acreción que gira alrededor de un hoyo negro. Las características observacionales de quásares son consistente con la emisión de rayos-X ocurriendo entre el radio más interno del disco y el event horizon (“point of no return”), y la emisión de luz ultravioleta y óptico originándose desde el disco mismo. A través de análisis de datos observacionales se estima que la masa del hoyo negro de quásares es aproximadamente mil millones de veces más grande que nuestro Sol.

En resumen, ¿Podemos decir que existen hoyos negros con una certeza total? No. ¿Existen cuerpos astrofísicos con una gran cantidad de masa (es decir, mayor que nuestro Sol), que no hemos podido “ver” directamente con nuestros telescopios, pero que hemos podido observar que sus campos gravitatorios tienen efectos similares a los que creemos que tendría un hoyo negro? Si.

 

¿Qué pasa si un hoyo negro se traga a otro? JC, Maracay, Venezuela

 

Actualmente se cree que simplemente se formaría un hoyo negro más grande cuya masa final es igual a la suma de las masas de los dos hoyos negros originales.

No conocemos los detalles de cómo ocurría este proceso, al igual que no conocemos los detalles de la estructura interna de un hoyo negro.

En resumen, creemos que simplemente se formaría un hoyo negro más grande pero los detalles de tal proceso no lo conocemos.

 

Si la gravedad de un hoyo negro es tan grande, ¿por qué en fotos aparece materia saliendo por un lado? ¿Es la gravedad de un hoyo negro sólo de un lado? Felipe Torres, Maracaibo, Venezuela

 

Primero, la gravedad de un hoyo negro es esféricamente simétrica, lo cual quiere decir que es igual en todas direcciones. Segundo, la gravedad de un hoyo negro es tan grande que ni materia ni luz puede escapar/salir de él.

¿Por qué entonces hay imágenes de hoyos negros que claramente presentan salida de materia en algunas direcciones específicas?

La respuesta es que la imágenes en realidad no son de los hoyos negros en sí, ya que los hoyos negros no se pueden ver (por eso en parte es que se llaman “hoyos negros”). Las imágenes en realidad son de materia que está en la vecindad del hoyo negro y que está siendo afectada por el fuerte campo gravitatorio del hoyo negro.

Es decir que aunque no podemos ver un hoyo negro, sí podemos ver el efecto que tiene el campo gravitatorio del hoyo negro en su vecindad. La imagen que usted vio representa estos efectos.

Uno de los efectos más visibles que podría tener un hoyo negro es un disco de acreción. Si un hoyo negro se encuentra en un ambiente adecuado, se podría generar un disco de acreción, y aunque el hoyo negro no se puede ver, el disco sería perfectamente visible.

Es decir que el material que se escapa de un sistema que se cree que contiene un hoyo negro en su centro, no viene del hoyo negro en sí, sino de, por ejemplo, un disco de acreción que se originó alrededor del hoyo negro debido a la presencia del hoyo negro.

Ahora como un disco de acreción tiene forma de plato, el disco no es esféricamente simétrico. Es decir a diferencia de una pelota (o del campo gravitacional de un hoyo negro) que se “ve” igual sin importar la dirección en que lo veamos (es decir, desde arriba, desde abajo, de un lado…), la imagen del disco es distinta si la vemos desde arriba (hacia la cara del disco, veríamos un círculo) o de un lado (veríamos un segmento de línea con un pequeño grosor).

En sistemas astrofísicos donde hay evidencia a favor de un disco de acreción girando alrededor de un hoyo negro, es común también observar “jets” (flujo de material en una dirección claramente definida) saliendo perpendicular al disco, es decir saliendo hacia arriba de la cara superior del disco y saliendo hacia abajo de la cara inferior del disco.

En resumen, la gravedad de un hoyo negro es igual en todas direcciones y la gravedad de un hoyo negro es tan grande que ni materia ni luz puede escapar/salir de él. Sin embargo material en la vecindad del hoyo negro si puede emitir luz y materia, y aunque la gravedad del hoyo negro sea igual en todas direcciones, la distribución de material en la vecindad del hoyo negro no tiene que necesariamente ser igual en todas direcciones. En otras palabras, aunque un hoyo negro no es directamente visible, en caso de no estar aislado, el efecto que tiene sobre material en su vecindad puede ser perfectamente visible.

 

¿Es verdad que los agujeros negros son tan poderosos, que no sólo son capaces de doblar un rayo de luz sino que además es capaz de tragárselo? Anónimo desde Internet

 

Sí. Nuestro Sol, por ejemplo, aunque no es capaz de retener toda luz (de hecho es luminosa y lo vemos todos los días), el Sol si es capaz de doblar un rayo de luz con su gravedad. La capacidad de la fuerza de gravedad de Sol de doblar un rayo de luz se ha verificado a través de la observación de estrellas que se encuentra en el cielo cerca de la posición de nuestro Sol durante un eclipse solar.

Si nuestro Sol fuera más compacto, su capacidad de doblar luz sería mayor, el “desvió” de los rayos de luz que pasaran cerca de él sería más grande.

En un hoyo negro el desvió de la luz que pasa suficientemente cerca de él es tan grande que el rayo de luz es dirigido al hoyo negro, quedando atrapado por siempre.

 

He oído que los agujeros negros son negros porque ni la luz puede escapar de la acción de estos. ¿Qué los hace tan poderosos? Anónimo desde Internet

 

Lo que hace el hoyo negro tan poderoso es lo fuerte que es su campo gravitatorio. Por ejemplo, el campo gravitatorio de la Tierra nos mantiene atraídos a su superficie y dificulta cualquier intento nuestro de “escapar de su superficie”, de hecho fue hace menos de un siglo atrás que por primera vez pudimos llevar un individuo al espacio, es decir pudimos “escapar de la Tierra”.

Ahora el campo gravitatorio de la Tierra, y de cualquier otro objeto, se debe a su masa. Mientras mayor sea la masa y mientras más cerca estemos de la masa, más fuerte será el campo gravitatorio que sentimos.

En el caso de un hoyo negro la masa es tan grande y/o compacta que el campo gravitatorio no solo dificulta el escape de material, sino que en principio imposibilita que el escape de material (o luz), de allí su nombre “hoyo negro”.

 

¿Es verdad que un agujero negro se puede tragar planetas, soles y hasta una galaxia entera? Anónimo desde Internet

 

Sí. Un hoyo negro es en principio capaz de absorber cualquier objeto masivo, incluyendo otros hoyos negros, que se acerquen lo suficiente.

 

¿Se puede fotografiar un agujero negro? Anónimo desde Internet

 

No. Un hoyo negro tiene tanta gravedad que ni la luz puede escaparse de él y por lo tanto no se puede fotografiarse directamente. Pero si se puede fotografiar el efecto que tiene un hoyo negro sobre materia que está en su vecindad, por ejemplo un disco de acreción girando alrededor de un hoyo negro sería luminoso y perfectamente visible.

Para ilustrar la idea de poder fotografiar los efectos de un objeto y no poder fotografiar el objeto mismo, imagínese tomando una fotografía de un viento. En la fotografía en realidad no veríamos el viento mismo, es decir no veríamos el nitrógeno, oxigeno, argón, anhídrido carbónico, y otros gases que componen nuestro aire moviéndose a una velocidad promedio dada, como podríamos ver por ejemplo, un carro moviéndose con una velocidad dada en una autopista. Lo que veríamos en realidad sería los efectos que genera el viento, como por ejemplo: las ramas de un árbol pequeño en movimiento empujadas por el viento. Es decir no podemos fotografiar el viento, pero si podemos fotografiar los efectos del viento.

 

¿Una estrella de neutrones es un agujero negro? Anónimo desde Internet

 

No. Una estrella neutrónica es una estrella muy compacta y con una densidad similar a la de un núcleo atómico. Tiene una masa similar a la del Sol, pero su tamaño es de solo 10-20 Km.

Aunque el campo gravitacional de una estrella neutrónica es mucho mayor que el campo gravitacional de estrellas “normales” como nuestro Sol, no es lo suficientemente grande para retener la luz, y por lo tanto no es un hoyo negro. De hecho, en algunos casos se ha podido observar directamente una estrella neutrónica, lo cual no sería posible con un hoyo negro.

Sin embargo, los efectos de los campos gravitacionales de estrellas neutrónicas son tan intensos que puede tener efectos en su vecindad muy similares a la que tendría un hoyo negro.

 

¿Por qué una estrella cuando muere se convierte en un agujero negro? Anónimo desde Internet

 

Una estrella al morir se convierte en un objeto compacto, que podría ser un hoyo negro.

Una estrella muere cuando se le agota su combustible. El tamaño de una estrella es determinado por el equilibrio entre el empuje “hacia afuera” que genera la producción y transporte de energía desde el núcleo de la estrella y el empuje “hacia adentro” que genera la fuerza de su propia gravedad.

Al agotarse su combustible, la estrella no puede conservar su tamaño previo porque la fuerza de gravedad ahora predomina, y la estrella colapsa para convertirse en un objeto compacto. Al colapsarse, la masa de la estrella ocupa un volumen menor y por lo tanto incrementa el campo gravitacional en su superficie.

Si la estrella colapsa lo suficiente, es decir si toda su masa llegar a ocupar un espacio suficientemente pequeño, su campo gravitacional podría llegar a ser tan fuerte que ni un rayo de luz podría escapar de su superficie, convirtiéndose así en un hoyo negro.

 

¿De dónde vienen los agujeros negros? Anónimo desde Internet

 

Se cree que los hoyos negros vienen originalmente de estrellas que han agotado su combustible y que en consecuencia, al agotarse el combustible, colapsan por su propia gravedad. Si la masa de la estrella al colapsar es suficientemente grande, la estrella colapsa a un volumen tan pequeño que el campo gravitatorio cerca de su nueva superficie se hace tan grande que ninguna materia o la luz pueden escapar de él, es decir se convierte en un hoyo negro.

Los hoyos negros que se creen que están presentes en el centro de galaxias, y que se estiman que tienen masa del orden de millones de veces la de nuestro Sol y más, pudieron originarse por la colisión de un hoyo negro con otros hoyos negros o estrellas produciendo sucesivamente un hoyo negro con una masa cada vez mayor.

 

¿Es un agujero negro como el «Big Bang» pero al revés? O sea, ¿en lugar de explotar hacia afuera, lo hace «hacia adentro»? Anónimo desde Internet

 

En el sentido expansión/colapso, Sí. En el sentido de expansión/colapso el Big Bang y un hoyo negro son opuestos. Un hoyo negro es cantidad de masa con una densidad lo suficientemente alta para generar un campo gravitatorio tan grande que ninguna material o luz puede escaparle. Así que en principio, un hoyo negro al pasar el tiempo va absorbiendo más y más masa de su alrededor, concentrando toda esa masa en un solo sitio.

El Big Bang, al contrario, teniendo toda la masa del universo en un solo sitio, expande esta masa para ir ocupando sucesivamente más y más espacio.

 

¿Son todos los agujeros negros iguales o hay agujeros negros más grandes que otros? Anónimo desde Internet

 

Todos los agujeros negros son diferentes y hay agujeros negros más grandes que otros. La propiedad más fundamental de un hoyo negro es su masa, mientras mayor sea su masa más “grande” será el hoyo negro. El event horizon (point of no return) de un hoyo negro se extiende a medida que su masa aumenta dándole al hoyo negro un tamaño efectivo mayor. Es decir, mientras mayor masa tenga el hoyo negro, mayor será el tamaño del volumen de espacio donde las partículas y la luz quedarían atrapadas por siempre.

El hoyo negro también tendría un momento angular (que puede interpretarse físicamente como una medida que representa la rotación del hoyo negro sobre sí mismo) que sería igual a la suma de los momentos angulares que tenían todas la partículas que contribuyeron al hoyo negro. Y un hoyo negro tendría una carga eléctrica, de nuevo, igual a la carga eléctrica total de las partículas que contribuyeron a su formación. Aunque que se cree que probablemente la carga eléctrica neta de un hoyo negro sea cero, es decir que probablemente sea eléctricamente neutro.

 

¿Es verdad que nuestro sol cuando muera se convertirá en un agujero negro? Anónimo desde Internet

 

El Sol al morir se convertirá en un objeto compacto. Dado que la masa del Sol es relativamente pequeña (comparada con otras estrellas), se cree que no tiene masa suficiente para convertirse en un hoyo negro, y que se convertirá eventualmente en una enana blanca.

 

ENLACES DE INTERÉS

 

♦ Nicolas Pereyra en The University of Texas-Pan American: http://www.utpa.edu/dept/physci/pereyra.asp