Física en la Cabrera Regional (Tecamachalco)

"La ciencia no se detiene"

La guía definitiva sobre agujeros negros para no expertos (Part 2/2)

Ayer publicabamos la primera parte de la guía definitiva sobre agujeros negros para no expertos, a continuación presentamos la segunda parte…

Anatomía de un agujero negro
A pesar de numerosos intentos de modelar lo que ocurre en un agujero negro, nadie lo sabe con seguridad. El modelo que predomina sobre el interior de un agujero negro sugiere que su corazón es una región infinitamente densa conocida como singularidad.

Si la idea de infinitamente denso te resulta difícil de entender, no te preocupes: este concepto que suena tan paradógico aparece porque las leyes de la física se rompen en ese extremo. Mientras no tengamos una teoría que integre la mecánica cuántica y la gravedad, los físicos teóricos están igual de desconcertados que cualquier otro sobre lo que ocurre dentro de un agujero negro, aunque no han cesado en el empeño de averiguarlo.

Dado que las singularidades rompen las conocidas leyes de la física de forma tan espectacular, Roger Penrose y otros propusieron la “hipótesis del censor cósmico” según la cual, toda singularidad ha de estar rodeada por un horizonte de sucesos. No es una barrera física sino un punto de no retorno: los objetos que pasan a través de ella nunca pueden escapar del agujero negro (ver a continuación para entender cómo la mecánica cuántica fundamenta esta idea). Por tanto la singularidad está escondida del resto del universo: nunca veremos una singularidad “desnuda”.

La hipótesis del censor cósmico nunca se ha demostrado, y con el paso de los años han habido intentos de mostrar que las singularidades desnudas pueden existir. De hecho, algunos sugieren que los agujeros negros con carga y que rotan muy rápido podrían ser persuadidos a revelar la singularidad, y otros han mostrado que esto no funcionaría.

Destruyendo un agujero negro
Cada vez que un agujero negro “emite” una partícula de radiación de Hawking, debe perder parte de su masa. A lo largo de miles de millones de años, incluso los agujeros negros más masivos deberían adelgazar y eventualmente desaparecer. Y esto nos conduce a un enorme problema.

Si conoces la masa, carga eléctrica y el momento angular de un agujero negro, sabes absolutamente todo lo que necesitas conocer (N. del T. Con tres números es suficiente). Para describir completamente a una estrella, en el extremo opuesto, deberías conocer absolutamente todo acerca de cada una de las partículas que la constituye. Por tanto una inmensa cantidad de información se desvanece aparentemente cuando el agujero negro se forma. Y esta información no puede escaparse sencillamente del agujero negro, porque esto implicaría viajar más deprisa que la luz.

Si el agujero negro fuese a existir para siempre, la información quedaría almacenada en su interior. Pero si el agujero negro termina por evaporarse, tal y como obliga la radiación de Hawking, entonces la información se destruye irremediablemente y las leyes de la mecánica cuántica no lo permiten. Esta es la llamada paradoja de la información (N. del T: El principio holográfico y la paradoja de la información).

Muchas de las soluciones propuestas involucran el replantearse los agujeros usando la teoría de cuerdas. Estas soluciones llevan hacia consecuencias extrañas pero físicamente plausibles: por ejemplo, un objeto lanzado en el interior de agujero negro podría existir en dos lugares al mismo tiempo, o que la singularidad se convertiría en un “pelusón” de cuerdas subatómicas.
La paradoja también se puede resolver si los agujeros negros no contienen una singularidad verdadera, o si tal como Stephen Hawking sugiere, la radiación de Hawking contiene dicha información, aunque en un enmarañado e ilegible estado. Incluso se ha sugerido que los agujeros negros podrían ser agujeros de gusano: puertas hacia otros universos.

Cuando los agujeros negros colisionan
Pese a la imagen popular de los agujeros negros como monstruos que acechan para capturar a los desprevenidos, al menos algunos han sido observados surcando velozmente el espacio. Esto eleva la posibilidad de que colisionen entre ellos, si las condiciones son las apropiadas.

Si lo hicieran, las simuladores por ordenador sugieren que podrían fundirse para formar un agujero negro más grande. Hay tres tipos de situaciones que han sido simuladas con éxito.

Este tipo de agujeros negros podrían revelarse por su efecto en la forma de las galaxias que los contienen, y en los restos infrarrojos y ultravioletas.

No se han visto colisiones directamente, pero los astrónomos han encontrado varios agujeros negros muy cerca unos de otros e incluso algunos que se orbitan entre sí y otros que de hecho se encuentran en rumbo de colisión.

Viviendo con un agujero negro
El vecindario de un agujero negro puede ser un lugar muy ocupado. Tal como ya se mencionó antes, un agujero negro puede acumular todo el polvo en un disco de acreción, pero esto es sólo el comienzo.

Se ha observado materia cayendo en espiral en un agujero negro, y la gravedad de un agujero negro puede ocasionar que los fotones temporalmente orbiten a su alrededor.

En una escala mayor, muchos agujeros negros podrían disparar inmensos chorros de materia muy energética, alimentados por potentes campos magnéticos. En un caso, estos chorros han demostrado producir burbujas de hasta 300.000 años luz de diámetro.
Aunque resulte sorprendente, las simulaciones demuestran que las estrellas se pueden formar en la vecindad de un agujero negro, aunque las que se aventuren demasiado cerca serían destruídas.

Tal y como podríamos esperar, algunas estrellas sin suerte son devoradas por agujeros negros. Algunos agujeros negros lo hacen visiblemente, liberando explosiones de rayos gamma y rayos X, cada vez que se alimentan, mientras que otros son de comer menos y emiten muy poca radiación a la hora de comer.

Galaxias y agujeros negros
Los astrónomos generalmente están de acuerdo en que los agujeros negros acechan en el centro de muchas galaxias, y han identificado candidatos plausibles en muchas de ellas, incluyendo nuestra vecina la galaxia enana M32 y nuestra propia, La Vía Láctea.

El agujero negro del centro de la Vía Láctea ha sido estudiado a fondo. En estos momentos se encuentra en periodo de ayuno sin devorar ningún trozo de materia significativo desde hace varias décadas, pero si encuentra alguna presa nueva volverá a hacerlo de nuevo.

Han habido además declaraciones sobre si existe un segundo agujero negro más pequeño en el centro galáctico, pero la evidencia actual es insuficiente. Además, se ha propuesto que el mayor agujero negro devoró a su hermano pequeño.

Cuando las galaxias colisionan, sus agujeros negros centrales deberían colisionar igualmente. Hay razones para creer que estas colisiones podrían eyectar a uno o a ambos agujeros negros, mandándolos hacia el espacio intergaláctico.

Se ha sugerido que estos agujeros negros deben estar ahí cuando se forme una galaxia o incluso, que directamente siembran la formación de galaxias. Aunque, algunas galaxias parecen no tenerlos, con lo que el asunto no está zanjado todavía.

La conexión cósmica
Incluso si los agujeros negros no son responsables de formar las galaxias, siguen siendo extremadamente importantes para nuestro entendimiento del universo como un todo.

Puede que hayan sido los responsables de burbujas cósmicas en el universo primitivo. Han podido ser además la fuente de poder detrás de quasars increíblemente luminosos y también de explosiones de rayos cósmicos de muy alta energía. Incluso si se evaporasen de forma violenta podrían ayudarnos a revelar dimensiones espaciales adicionales.

Y pese a su formidable naturaleza, puede que incluso lleguen a estar al servicio del hombre, actuando como el acelerador de partículas definitivo. Los teóricos han sugerido incluso que podrían llegar a servir de motor para naves interestelares.

Es un camino largo, pero puede que los agujeros negros ayuden a nuestros descendientes a explorar el universo, además de ayudarnos a entenderlo.

Fuente: newscientist.com

Traducción: migui.com

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Esta entrada fue publicada el 7 abril, 2010 por en 1.
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