111 Agujeros Negros: Origen o destrucción

Agujeros Negros: Origen o destrucción
Alonso Ortega Salinas
Anelisse Palacios Ramírez
Juan Pablo González Garda Bravo
Rodrigo Alberto Gracia Medrano
Asesor: Jesús Flores Téllez
Centro universitario México A.C.
Área de Ciencias físico-matemático - Indagación Bibliográfica
Escolar
Antecedentes
Uno de los componentes que estudia la astronomía actualmente son los agujeros negros,
que son la etapa de la muerte de estrellas muy masivas que colapsan en una región muy
pequeña del espacio, en la cual se concentra toda la masa de la estrella. Esto significa
que en un volumen muy pequeño queda concentrada toda la masa de la estrella
generando densidades muy altas. Subrahmanyan Chandrasekhar señaló que existe un
límite en el cual una estrella no sería capaz de soportar su propia gravedad. A esto se le
conoce como el límite de Chandrasekhar y cuando una estrella tiene una masa superior a
este límite la estrella se colapsa alcanzando una densidad infinita.
Se cree que un agujero negro de tales características en el centro de una galaxia, es el
generador de la forma espiral de muchas de ellas, incluyendo la Vía Láctea, además del
movimiento de rotación que presentan.
Objetivo
Relacionar estas ideas con el fin de probar la existencia de un agujero negro supermasivo
en el centro de la Vía Láctea con ayuda de algunas ideas basadas en la teoría general de
la relatividad.
Metodología:
Bibliográfica
Marco Teórico
En la teoría de la gravitación universal de Newton, un cuerpo ejerce una atracción
gravitatoria sobre otro con una fuerza determinada exclusivamente por la masa de los
objetos que intervienen y la magnitud de su distancia de separación. Sin embargo, una
cuestión fundamental dentro de la relatividad especial es la barrera absoluta a la
velocidad máxima permitida en el universo que la luz impone y eso incluye a la gravedad.
La contradicción directa con la relatividad especial y la teoría de Newton, ya que esta
teoría garantiza que ninguna información se puede transmitir a una velocidad mayor que
la de la luz: la transmisión instantánea viola este precepto.
El alabeo del tiempo predicho por la teoría de la relatividad general de Einstein implica
que el tiempo ha de fluir más lentamente a medida que el campo gravitatorio al que se
está sometido se hace cada vez más fuerte. En este sentido es como entendemos que la
gravedad distorsiona el tiempo, a la vez que distorsiona el espacio.
En 1916 el astrónomo alemán Karl Schwarzschild formula una solución de una asombrosa
consecuencia de la relatividad general. Demuestra que, si la masa de una estrella está
concentrada en una región esférica suficientemente pequeña, de tal modo que la masa de
la estrella dividida por su radio supere un valor crítico determinado, el alabeo resultante en
el espacio-tiempo es tan pronunciado que ningún objeto, incluida la luz, que se acerque
demasiado a la estrella, podrá escapar de su atracción gravitatoria. Dado que ni siquiera
la luz puede escapar de unas estrellas tan comprimida, éstas se llamaron inicialmente
estrellas oscuras y posteriormente, John Wheeler los denomina agujeros negros.
Los agujeros negros emiten radiación, resultado de la incertidumbre cuántica,
caracterizada por el paso de existencia a no existencia de las partículas, partículas y
antipartículas que se crean y se destruyen constantemente. Stephen Hawkingsugiere que
este escenario se da en el entorno de un agujero negro, donde la fuerte gravedad podría
succionar una partícula antes de encontrarse con su contraparte para autoaniquilarse,
dejando de este modo a la partícula libre, la cual se transforma en radiación. Es decir, el
agujero negro estaría brillando, y a tal brillo se le denomina radiación de Hawking, misma
que permite la identificación de las estrellas supermasivas.
Desarrollo
En 1974, el astrónomo británico Sir Martin Rees propuso que los agujeros negros
supermasivos -- aquellos con masas de un millón e incluso de mil millones de masas
solares -- podrían existir en los centros de algunas galaxias, que brillaban con la
intensidad de 30 mil millones de soles. Estos núcleos brillaban, titilando de manera
inestable, en todas las longitudes de onda, desde el radio hasta los rayos gamma, y
expelían poderosos chorros o jets de partículas cargadas hacia el espacio. Rees concluyó
que la fuente de tales disturbios eran agujeros negros devorando materia.
El telescopio espacial Hubble y el “Very Large Array Radio Telescope” (VLT por sus siglas
en inglés) ubicado en Cerro Paranal, Chile, ha verificado la existencia de alrededor de
cincuenta agujeros negros, gran parte de estos escondidos en los centros de las galaxias.
Los astrónomos aseguran que tal vez la mitad de los trillones de galaxias de nuestro
universo poseen agujeros negros en su centro. En 2002, se demostró la existencia de un
agujero negro en el centro de nuestra galaxia, con una masa equivalente a 2 millones y
medio de masas solares; esto quiere decir que nuestro Sistema Solar gira alrededor de
este hoyo negro.
El agujero negro gigante en el centro de la Vía Láctea ha ido vaporizando y devorando
asteroides, que podrían explicar las frecuentes erupciones observadas, según los
astrónomos utilizando datos del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA.
Chandra ha detectado destellos de rayos X , los cuales se detectan alrededor de una vez
al día, desde el agujero negro supermasivo conocido como Sagitario A *, o "Sgr A *". Las
erupciones sólo duran unas horas con un brillo que va desde un par de veces a casi cien
veces más la de salida regular del agujero negro .
Observaciones muy largas de Sgr A * se realizarán con Chandra posteriormente en el año
2012 que dará valiosa información nueva acerca de la frecuencia y el brillo de bengalas y
ayudará a probar el modelo propuesto del agujero negro.
Resultados
Cuando Einstein propuso la Teoría especial de la Relatividad se encontró con un
problema, pues ésta era incompatible con ley de Gravitación Universal de Newton, ya que
nada pude viajar mas rápido que la luz, y esto incluye a la fuerza de gravedad.
En la teoría general de la relatividad, se entiende como la gravedad distorsiona al espacio,
ya que este responde a los objetos en su entorno y de igual manera distorsiona el tiempo,
pues a manera que el campo gravitacional se vuelve mas intenso el tiempo fluye de
manera más lenta.
En un agujero negro la masa de la estrella se encuentra concentrada en una región lo
suficientemente pequeña, que produce un campo gravitacional tan intenso que ni siquiera
la luz es capaz de escapar de el. Los agujeros negros no son posibles de observar
directamente, sin embargo cuando la materia entra en el horizonte de sucesos del agujero
negro, ésta se acelera hasta, casi, alcanzar la velocidad de la luz, lo que produce una
emisión enorme de rayos X, pero esta radiación es emitida fuera del horizonte de sucesos
del agujero negro por lo que logra escapar y ser detectada
Existe un agujero negro en el centro de la Vía Láctea y lo cual se ha podido demostrar
usando telescopios de rayos X, una serie de erupciones que se forman en el mismo lugar,
causadas debido a que el agujero vaporiza y devora asteroides. A través de estos Rayos
X el telescopio Chandra detectó el agujero negro supermasivo en la Vía Láctea el cual
denomino Sgr A, en donde las erupciones ya mencionadas van de unos cuantos destellos
hasta cien destellos. Otros científicos como Zubovas sostiene que la distancia entre el
Sol y la Tierra se había roto en pedazos por las fuerzas de la marea del mismo agujero
negro. Las pruebas del agujero negro provistas por Chandra muestran que las erupciones
que se originan serían debido a los que los asteroides deberían tener un radio mayor a 6
km para poder generarlaslas. Se estima que en este año (2012) un equipo nuevo, junto
con Chandra, realizará observaciones muy prolongadas del agujero negro Sgr A donde se
tratará de conseguir información sobre la frecuencia y el brillo de los destellos.
Conclusiones
En base a la información consultada y conociendo las distintas evidencias, se puede
afirmar la existencia de un agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea ya
que éstas coinciden en la detección de rayos X, provenientes del Sgr. A*.
Bibliografia
Gammow George, El Breviario del señor Tompkins, México, Fondo de Cultura Económica,
2005
Sexl Roman Sexl Hannelore, White Dwarfs Black Holes, Londres, Academic Press, 1979
Einstein Albert, Sobre la Teoría de la Relatividad Especial, Madrid, Debate, 1998
Hawking