Que Pasa Si Un Agujero Negro Se Traga La Tierra
Cuando dos agujeros negros se fusionan, se crea un agujero negro supermasivo. Durante este proceso, se genera un estallido masivo de ondas gravitacionales y radiaciones intensas que pueden ser detectadas a través de ondas de radio, rayos gamma y rayos X.
¿Qué pasaría si un agujero negro se traga el Sol?
Ilustración artística de un agujero negro con material girando a su alrededor antes de ser absorbido por su poderoso campo gravitacional. A diferencia de lo que se cree, los agujeros negros no son agujeros vacíos, sino que contienen una gran cantidad de materia en un espacio muy reducido. Esto se debe a su alta compacidad, lo que les otorga una gran fuerza gravitacional.
En comparación con la gravedad que experimentamos en la Tierra, la gravedad de un agujero negro es mucho más intensa. La gravedad es lo que nos hace caer al suelo en lugar de flotar cuando soltamos algo. Al subirnos a una báscula, medimos nuestra fuerza gravitacional, es decir, nuestro peso. Cuanta más materia tenga un objeto, mayor será su gravedad y, por lo tanto, su peso.
La gravedad de un agujero negro es tan poderosa que incluso la luz no puede escapar de ella. Incluso si una estrella brillante se encuentra cerca de un agujero negro, este no será visible. A diferencia de otros objetos, los agujeros negros no reflejan la luz, sino que la absorben de forma permanente. Además, también absorben cualquier materia que se acerque demasiado a ellos.
¿Qué es lo único que puede salir de un agujero negro?
Abraham Andreu
14 oct 2021 2100h
Stephen Hawking
Stephen HawkingReuters
Anteriormente se creía que los agujeros negros no permitían la salida de nada. Sin embargo, Stephen Hawking teóricamente demostró que existía algo que sí podía escapar: la radiación. A pesar de que el físico británico nunca pudo demostrar esta teoría en la práctica debido a su dificultad, se le conoce como la Radiación de Hawking.
Cuando Stephen Hawking falleció en 2018, se llevó consigo los conocimientos más destacados sobre los agujeros negros hasta ese momento. Durante su vida, se dedicó a demostrar teóricamente las hipótesis de Albert Einstein sobre la teoría de la relatividad en relación a una explicación lógica de los agujeros negros. Aunque no pudo probarlo en la práctica, nunca dejó de estudiar este fenómeno astrofísico.
Antes de Hawking, se creía que los agujeros negros no permitían la salida de nada, es decir, cualquier cosa que ingresara en ellos se perdería para siempre. Sin embargo, Hawking teóricamente demostró que la radiación podía escapar de los agujeros negros, lo que significa que pueden perder parte de su oscuridad, emitir energía e incluso desvanecerse. Esta teoría, conocida como la Radiación de Hawking, ha sido respaldada cada vez más y casi demostrada en la práctica por una estudiante doctoral de la Universidad de Hiroshima, Japón.
¿Qué pasa si chocan dos agujeros negros supermasivos?
Las estrellas que murieron cuando su energía se agotó son conocidas como agujeros negros. Estos agujeros tienen una gravedad tan intensa que incluso la luz, que viaja a una velocidad de 300,000 kilómetros por segundo, no puede escapar de ellos.
En el centro de cada galaxia se encuentra un agujero negro supermasivo, cuyo origen de su tamaño masivo sigue siendo un enigma. Se ha planteado la teoría de que estos agujeros negros pudieron aumentar rápidamente de peso a través de fusiones.
Por ejemplo, cuando las galaxias chocan, sus agujeros negros centrales se unen gravitacionalmente y se acercan gradualmente en una espiral, explicó Fierro Gossman.
Aunque los agujeros negros no emiten luz propia, los astrónomos los detectan a través de los objetos que orbitan a su alrededor, explicó la académica universitaria.
Por ejemplo, cualquier objeto que se acerque a un agujero negro se estira y se rompe debido a su enorme gravedad. Los fragmentos resultantes quedan en órbita alrededor del agujero negro, se friccionan y se calientan, lo que hace que brillen. De esta manera, podemos observar los agujeros negros desde los telescopios.
Estos agujeros negros que se acercan eventualmente colisionarán entre sí, lo que provocará una explosión de alta energía que podrá ser observada a través de rayos gamma, rayos X y ondas de radio.
Además, los astrónomos esperan detectar las ondas gravitacionales que deformarán el espacio-tiempo. Esto se logra mediante el uso de espejos especiales que miden los cambios en el entorno.
Sin embargo, cuando el evento sea detectado desde la Tierra, ya habrá ocurrido hace mucho tiempo, ya que la luz tarda miles de años en llegar hasta nosotros, explicó Fierro Gossman.
¿Qué pasa con lo que absorbe un agujero negro?
Esquema de la perturbación causada por la absorción de una estrella de neutrones por un agujero negro. Una estrella de neutrones orbita un agujero negro formando un sistema binario y, finalmente, el agujero negro absorbe la estrella de neutrones. Este cataclismo relativista altera la curvatura del espacio-tiempo y genera ondas gravitacionales, cuya existencia fue predicha por Albert Einstein hace un siglo. Estas ondas ya se han medido en fusiones de agujeros negros o estrellas de neutrones, pero es la primera vez que se detectan en este tipo de sistema binario. Los científicos consideran este descubrimiento como un hito destacado.
Las estrellas de neutrones son los objetos más densos del Universo y pueden modificar el espacio-tiempo. Son los restos de estrellas masivas y son muy poco frecuentes. Las ondas gravitacionales son una forma excelente de estudiar estos objetos compactos que son prácticamente invisibles para los telescopios.
Este descubrimiento de fusiones de estrellas de neutrones y agujeros negros fuera de nuestra galaxia es importante, ya que no se habían encontrado sistemas binarios de este tipo en la Vía Láctea. Ahora podemos empezar a comprender cuántos de estos sistemas existen, con qué frecuencia se fusionan y por qué no se han encontrado ejemplos en nuestra galaxia.
El premio Nobel de Física fue otorgado a Roger Penrose, Reinhard Genzel y Andrea Ghez por sus descubrimientos sobre los agujeros negros. Los investigadores han detectado señales que corresponden a dos colisiones de agujeros negros con estrellas de neutrones. Estos eventos ocurrieron a distancias de 900 y 1000 millones de años luz. Aunque no se detectaron emisiones luminosas asociadas a estos sucesos, los científicos creen que el agujero negro absorbió directamente la estrella de neutrones.
Desde que se pusieron en funcionamiento los detectores LIGO, Virgo y KAGRA, se han detectado numerosas fusiones de agujeros negros y estrellas de neutrones. Estos esfuerzos internacionales han sido reconocidos con el premio Nobel de Física. Los detectores mejorarán su sensibilidad y se espera que haya más descubrimientos en el futuro.
Las ondas gravitacionales son una nueva forma de explorar el Universo y pueden revelar todo tipo de fenómenos colosales. El proyecto LIGO ha sido un desafío complejo, pero ahora está teniendo éxito en su búsqueda de estas ondas.
¿Que hay dentro de un agujero negro Según Hawking?
Stephen Hawking predijo que los agujeros negros pueden emitir radiación de forma espontánea, algo que los científicos llevan décadas tratando de demostrar. Investigadores de la Universidad Complutense de Madrid han propuesto un criterio teórico para detectar este efecto en el laboratorio, un hallazgo que un físico israelí afirma haber conseguido.
En los años 70, Stephen Hawking predijo que un agujero negro podría emitir espontáneamente pares de partículas. Según su teoría, una de ellas sería tragada por el agujero, pero la otra escaparía hacia fuera, lo que un observador externo vería como una emisión espontánea de radiación por parte del agujero.
El problema es que esta emisión es muy débil. Detectarla es una tarea casi imposible debido a su baja temperatura. Científicos de todo el mundo han estado tratando de imitar este fenómeno en el laboratorio utilizando diferentes métodos, como fibras ópticas, anillos de iones, polaritones, partículas híbridas de luz y materia, o condensados de Bose-Einstein (BEC).
Los condensados de Bose-Einstein tienen la ventaja de tener una temperatura muy baja, lo que permite estudiar mejor la emisión del análogo de la radiación de Hawking. Además, se pueden manipular y entender bien las excitaciones del sistema fonones, que son el análogo de las ondas sonoras.
En un estudio publicado en New Journal of Physics, investigadores de la Universidad Complutense de Madrid han propuesto dos criterios teóricos para detectar la presencia de esta radiación. Uno de ellos revela que se pueden medir violaciones de ciertas desigualdades matemáticas producidas por la emisión espontánea de radiación del agujero negro acústico. El otro criterio se basa en detectar el entrelazamiento cuántico de los fonones.
El siguiente paso es probar estas técnicas teóricas en el laboratorio, algo que un grupo experimental del Instituto Technion en Israel está llevando a cabo. Si se confirma, sería la primera observación de la emisión espontánea de radiación de Hawking, lo que sería un hito a nivel mundial.
Referencia bibliográfica: J.R.M. de Nova, F. Sols, e I. Zapata. “Entanglement and violation of classical inequalities in the Hawking radiation of flowing atom condensates”. New Journal of Physics, 17 (2015). DOI: 10.1088/1367-2630/17/10/105003.
¿Qué es un agujero blanco?
En un corto período de tiempo después de su formación debido al colapso de una nube de material, un agujero negro podría transformarse en su opuesto temporal, es decir, en un agujero blanco que en lugar de retener las partículas en su interior, las expulsa. Después de varias transiciones rápidas de este tipo, el material colapsado se establecería en una configuración sin horizontes. Una investigación en la que participa la Universidad Complutense de Madrid está estudiando la naturaleza teórica de estas regiones del espacio y la gravedad cuántica para respaldar esta especulación y proporcionar evidencia adicional.
Según esta investigación, los agujeros negros identificados podrían ser en realidad estrellas de alta densidad que se transforman en agujeros blancos en un corto período de tiempo. Estos agujeros blancos expulsarían la luz en lugar de retenerla, lo cual es contrario a lo que se creía anteriormente. El estudio publicado en Classical and Quantum Gravity concluye que los agujeros negros no se comportan de acuerdo con la teoría de la relatividad general y son radicalmente diferentes en esencia.
Esta transición de agujero negro a agujero blanco estaría acompañada de una explosión causada por la expulsión del material que formó originalmente el agujero negro. Se espera que este fenómeno pueda ser detectado en futuras observaciones de ondas gravitacionales. El objetivo de esta investigación es comprender cómo las modificaciones de la relatividad general afectan a los agujeros negros y cómo esto puede influir en la detección de luz y ondas gravitacionales.
Los investigadores han calculado el intervalo de tiempo necesario para que un agujero negro se transforme en un agujero blanco utilizando un enfoque basado en el efecto túnel de la mecánica cuántica. A diferencia de la mecánica clásica, las partículas en la mecánica cuántica pueden seguir múltiples trayectorias virtuales para moverse de una posición inicial a una final. Al considerar todas las posibilidades de transformación de agujero negro a agujero blanco, se puede obtener una medida del tiempo necesario para que esto ocurra.
Esta propuesta permite conectar la teoría cuántica con la gravitatoria, lo que a su vez conecta la física microscópica del espacio-tiempo con la experimental. El objetivo general de esta investigación es mejorar nuestro conocimiento sobre la naturaleza teórica de los agujeros negros y la gravedad cuántica.
Además de la Universidad Complutense de Madrid, este estudio cuenta con la participación del Instituto de Astrofísica de Andalucía, el Instituto de Estructura de la Materia de Madrid y la Universidad de Cape Town de Sudáfrica.
¿Por qué la luz no se escapa de los agujeros negros?
Agujeros negros
Los agujeros negros son objetos supermasivos que deforman el EspacioTiempo de tal manera que la luz no puede escapar de ellos debido a su masa y energía. Sin embargo, surge la pregunta de si las ondas gravitatorias generadas por un agujero negro también se verían afectadas por esta deformación del EspacioTiempo. Si las ondas gravitatorias no pudieran escapar, sería como si el agujero negro no existiera.
Una definición de agujero negro es un cuerpo cuya velocidad de escape es igual o superior a la de la luz. Por lo tanto, en esta definición, no nos importa tanto si las ondas gravitatorias pueden escapar o no del agujero negro.
Sin embargo, si consideramos la existencia de bosones gravitatorios virtuales responsables de las interacciones gravitatorias, la teoría de la relatividad nos indica que no pueden moverse a velocidades mayores que la luz. Si esto es cierto, entonces los gravitones no podrían escapar del agujero negro y, por lo tanto, el agujero negro dejaría de ejercer interacciones gravitatorias. Sin embargo, algunos fenómenos astrofísicos son atribuidos a agujeros negros, lo que sugiere que los gravitones podrían escapar de alguna manera.
La teoría gravitatoria de la Relatividad General, que fundamenta los agujeros negros, no presenta problemas en relación a la deformación del espacio tiempo creada por el agujero negro y los efectos gravitatorios atribuidos a él. En otras palabras, el agujero negro y la singularidad del EspacioTiempo son la misma cosa.
La complicación surge cuando introducimos conceptos cuánticos y atribuimos las interacciones gravitatorias a partículas bosónicas llamadas gravitones. ¿Escaparían los gravitones del agujero negro? No soy un especialista en este campo, pero puedo mencionar algunas ideas sin utilizar fórmulas.
La pregunta se puede plantear de manera más amplia: ¿algo puede escapar de un agujero negro? Según las teorías, sí. Las fluctuaciones cuánticas en el horizonte del agujero negro permiten la aparición de pares de partícula-antipartícula. Uno de los miembros de este par es absorbido hacia el interior del agujero negro, mientras que el otro miembro escapa. Si la partícula que queda fuera es una antipartícula y colisiona con una partícula, dará lugar a radiación que parecerá ser emitida por el agujero negro. Si es una partícula, el agujero negro se comportará como una fuente de creación de materia. Estos procesos eventualmente llevarán a la evaporación del agujero negro.
Este proceso, aplicado a gravitones y antigravitones, podría resolver la dificultad planteada. Sin embargo, es importante tener en cuenta que la radiación de Hawking, la emisión de partículas mencionada anteriormente, solo sería observable en agujeros negros primordiales provenientes de fluctuaciones en la densidad de masa del universo primitivo. Para agujeros negros con masas similares a la de nuestro Sol, la radiación de Hawking sería apantallada por la radiación de fondo de 3 Kelvin. La única manera de detectar la evaporación de un agujero negro sería a través de la radiación Cherenkov cuando colisionara con nuestra atmósfera, pero esto requeriría que el agujero negro tuviera el tamaño de un átomo y la masa de una montaña.
En resumen, la pregunta sobre si las ondas gravitatorias pueden escapar de un agujero negro no tiene sentido si no se considera dentro del marco de una teoría cuántica de la gravedad. Clásicamente, la gravedad es la deformación del EspacioTiempo generada por las masas, lo que hace que los cuerpos libres no se muevan en línea recta y pueda asimilarse a una fuerza. Sin embargo, aún no se ha demostrado cuánticamente que un conjunto de partículas en interacción gravitatoria pueda generar un agujero negro, ni que la interacción gravitatoria sea un campo cuantizable y exista un cuanto del campo. Solo cuando exista una teoría cuántica de la gravedad se podrá responder adecuadamente a esta pregunta.
Concluir
Si un agujero negro se traga el Sol, este colapsaría en su interior y se convertiría en una singularidad. Lo único que puede salir de un agujero negro es radiación de Hawking. La luz no se escapa debido a la intensa gravedad. Un agujero blanco es una hipotética región del espacio donde la materia y la energía salen en lugar de entrar. Según Hawking, dentro de un agujero negro hay una singularidad y un horizonte de sucesos. Si dos agujeros negros supermasivos chocan, se fusionarían en uno solo, liberando una gran cantidad de energía en forma de ondas gravitacionales.
Enlace fuente
https://spaceplace.nasa.gov/black-hole-rescue/sp/
https://www.publico.es/ciencias/espacio-e-investigacion-agujero-negro-absorbe-estrella-neutrones-hito-deteccion-ondas-gravitacionales.html
https://www.businessinsider.es/casi-demuestran-existe-algo-escapa-agujeros-negros-947801
https://www.ugr.es/~agros/ugr/fisica11.htm
https://www.ucm.es/otri/descubren-nuevas-evidencias-de-la-transicion-al-blanco-de-los-agujeros-negros
https://www.ucm.es/otri/a-un-paso-de-demostrar-la-radiacion-de-hawking
https://unamglobal.unam.mx/global_revista/dos-agujeros-negros-colisionaran-y-por-primera-vez-lo-veremos/
Estás viendo: Que Pasa Si Un Agujero Negro Se Traga La Tierra
