El Tamiz

Si no eres parte de la solución eres parte del precipitado

La vida privada de las estrellas - Los agujeros negros

En el último artículo de La vida privada de las estrellas hablamos acerca de las estrellas de neutrones. Como espero que recuerdes, se trataba de la “última esperanza” de una estrella masiva que se colapsa para no continuar haciéndolo indefinidamente. La razón era la presión de neutrones degenerados, que actuaba como una especie de fuerza repulsiva que mantenía a los neutrones separados unos de otros (aunque con una densidad monstruosa) y sostenía la integridad de la estrella.

Agujero con disco

Agujero negro estelar con estrella compañera, disco de acrecimiento y chorros de gas. Versión a 3000x2400 aquí.

Sin embargo, como mencionamos en aquella entrada, la presión de neutrones degenerados tiene un límite: si la masa de la estrella de neutrones es suficientemente grande (más allá del límite de Tolman-Oppenheimer-Volkoff), nada puede compensar la inimaginable presión gravitatoria sobre el centro, y la estrella se colapsa. No se colapsa “hasta que los neutrones se tocan”, o “hasta que los neutrones se fracturan en quarks”. No hay ningún “hasta”: la estrella se “dobla” sobre sí misma como una hoja de papel que se dobla por la mitad una y otra y otra vez, infinitas veces. El resultado es, naturalmente, algo muy extraño: un agujero negro.

Un par de aclaraciones antes de continuar. La primera de todas, como es habitual: si buscas rigor y detalles matemáticos este no es el artículo adecuado. “Una estrella que se dobla como una hoja de papel sobre sí misma” – esa frase debería darte una idea de lo que esperar en El Tamiz. Así que ya sabes: disfruta de la versión sencilla, rechina los dientes mientras maldices mi nombre, o dirígete a otras fuentes más elevadas sobre el asunto.

La segunda aclaración: este artículo, al estar dentro de la serie La vida privada de las estrellas, habla de los agujeros negros estelares, es decir, resultado del colapso de una estrella. En el futuro hablaremos, indudablemente, de otros tipos de agujeros negros, como los supermasivos en el centro de galaxias, y también de los agujeros negros en general – tengo ganas de dedicarles una mini-serie. La cuestión es que aquí nos centraremos en ellos como uno de los posibles finales de la evolución estelar, y no entraremos en demasiada profundidad en asuntos muy peliagudos.

Dicho todo esto, volvamos a nuestra estrella que se colapsa: su masa se va comprimiendo más y más, de modo que su volumen –que ya era pequeño como estrella de neutrones– va haciéndose más y más pequeño. De igual manera, su densidad (recuerda que es la masa dividida por el volumen que ocupa) va aumentando más y más, sin límite. El volumen se hace nulo, la densidad infinita, y todo se colapsa: el espacio, el tiempo… y nuestras teorías sobre el Universo. Lo que queda en el lugar que fue una vez el centro de la estrella es una singularidad. Nuestras teorías físicas actuales no pueden explicar lo que pasa en ellas.

No hace falta ser físico para entender que en un sitio en el que la densidad es infinita pasan cosas muy raras: tan raras que no podemos entenderlas con nuestro conocimiento actual. Para empezar, la atracción gravitatoria allí es también infinita. Visto desde el punto de vista de la Teoría General de la Relatividad de Einstein –seguro que has oído este ejemplo muchas veces– el Universo es una especie de sábana. Los planetas y las estrellas curvan la sábana, como una pelota sobre ella, de modo que los objetos cercanos caen hacia la depresión de la sábana creada por la pelota.

Bien, en estos términos una singularidad es una depresión infinita de la sábana. La imagen mental no es fácil, pero imagina que ves la sábana extendida, y en un punto depositas algo que la hunde inifinitamente: alrededor del punto la sábana se curva de manera exagerada, produciendo una especie de cono larguísimo, tan largo que se sale de tu imagen mental como un larguísimo “pincho” (¿cómo de largo? infinitamente), en cuyo extremo la sábana no es continua: ¡hay un agujero de radio nulo! Ese agujero es la singularidad.

A los físicos no les gustan las singularidades: sueñan con ellas por las noches, y no son sueños agradables. A veces, un físico se despierta en medio de la noche tras una pesadilla con singularidades y sólo el reconfortante tacto suave y, sobre todo, continuo de las sábanas de la cama lo calma lo suficiente como para dormirse de nuevo. Es muy conocido el caso del insigne físico Elijah Sorensen1, cuya brillante pero breve carrera se vio truncada cuando, tras una pesadilla con singularidades, al despertar en su cama y tocar la sábana en busca de consuelo se encontró con un agujero producido por un cigarrillo. La impresión fue tan fuerte que su frágil psique, dañada ya al aprender cuántica y teoría de cuerdas, se quebró más allá de cualquier esperanza de curación – hasta hoy, el pobre Sorensen mueve la cabeza rítmicamente de lado a lado mientras murmura “Schwarzschild, Schwarzschild…” con labios temblorosos.

El mismo concepto de que algo así exista –un punto en el que el Universo está “roto”– es algo que resulta difícil de aceptar pero es al mismo tiempo fascinante. ¿Qué verías, si pudieras observarlo? Desgraciada o afortunadamente, el propio Universo parece protegernos –o protegerse– contra esta posibilidad. La respuesta a la pregunta anterior es: No puedes observarlo. Ah, y también, por si acaso: Si pudieras observarlo, no podrías contárselo a nadie. Este concepto fue expresado de manera formal por Roger Penrose en 1969 y se conoce como hipótesis de la censura cósmica, que tiene varias versiones pero viene a decir que cualquier singularidad de las ecuaciones de Einstein se encuentra “protegida” del Universo por un horizonte de sucesos que, una vez atravesado, impide volver para contarlo. Es decir, no hay singularidades “desnudas” que podamos ver. Hay que decir que no todo el mundo está de acuerdo con esto, pero hablaremos de ello cuando dediquemos una serie detallada a los agujeros negros en general.

La clave de esta “censura cósmica” se encuentra en la velocidad de escape. En vez de escribir párrafos enteros sobre el asunto, te recomiendo que leas Dentro del “pozo intuitivo”, el artículo en el que describimos por primera vez el concepto de agujero negro en El Tamiz y por qué es un “agujero” y es “negro”. En el resto de este artículo parto de la base de que entiendes el concepto de velocidad de escape y el pozo gravitatorio.

Si has entendido esos conceptos, estás listo para ir algo más allá. Desde luego, aunque se trate de una simplificación, ya entiendes por qué no se puede ver la singularidad “desde fuera” – para verla haría falta que la luz pudiera ir de ella a tu ojo, pero eso es imposible porque la velocidad de escape es mayor que la de la luz. Lo mismo sucede si pudieras acercarte a ella: no podrías contar a nadie lo que has visto, porque no puedes salir del “pozo”, ni siquiera enviar mensajes ahí fuera.

El límite a partir del cual caes sin remisión hacia el centro del pozo y no puedes escapar –ni siquiera la luz– es, naturalmente, el punto que está suficientemente cerca de la singularidad para que el valor de la velocidad de escape alcance 300.000 km/s. Esa distancia se denomina radio de Schwarzschild: de ese radio “hacia dentro” no puedes ver nada, porque la propia luz no puede escapar.

De modo que si observas un agujero negro desde fuera, lo que verías –aparte de otras cosas externas de las que hablaremos en breve– sería una esfera totalmente negra y mate. La superficie de esa esfera se denomina horizonte de sucesos, y es justo el conjunto de puntos que distan de la singularidad el radio de Schwarzschild. Las cosas se complican si el agujero está girando (y muy probablemente todos giran más rápido aún que las estrellas de neutrones), pero los modelos más simples suponen un agujero negro sin rotación para calcular el radio de Schwarzschild.

Este radio, contrariamente a lo que mucha gente cree, existe para cualquier objeto con masa, grande o pequeña: si se comprime el objeto de modo que ocupe menos que ese radio, el colapso gravitatorio es inevitable y se produce un agujero negro con ese tamaño. En teoría, cualquier cosa puede convertirse en un agujero negro si se comprime lo suficiente: la velocidad de escape sobre su superficie aumenta según se va comprimiendo hasta que, si se llega a comprimir hasta el radio de Schwarzschild, alcanza 300.000 km/s. La cuestión es que para objetos con masas que no sean descomunales, el radio de Schwarzschild es minúsculo. Por ejemplo, para que la Tierra se convirtiera en un agujero negro haría falta comprimirla hasta que fuera del tamaño de una canica de 1 cm de radio y una densidad de unos 2·1030 kg/m3. Pero la gravedad terrestre no podría nunca jamás apretar las partículas tanto: mucho antes, la presión de degeneración de los electrones (ni siquiera haría falta que entrase en acción la de los neutrones) habría detenido el colapso.

Por eso los agujeros negros suelen ser masivos: sólo una estrella con la suficiente masa puede producir una presión gravitatoria que la comprima hasta dentro de su propio radio de Schwarzschild. Por cierto, aquí hay otra confusión común – aunque mucha gente piensa que la densidad necesaria para producir un agujero negro es gigantesca, esto no es así: hace falta una gran densidad cuando el objeto no tiene mucha masa. Cuanta menos densidad, más cantidad de materia hace falta para que la presión gravitatoria en el centro sea suficientemente grande. Dicho de otra manera, se puede lograr un agujero negro simplemente con agua (de densidad 1000 kg/m3), pero hace falta mucha agua: unas 150 millones de veces la masa del Sol.

Sin embargo, puesto que las estrellas no tienen 150 millones de veces la masa de nuestro Sol (los candidatos a agujero negro estelar que hemos observado tienen masas de entre 3 y 20 Soles), este tipo de agujeros negros necesitan de una enorme densidad para producirse. Pero otros tipos de agujeros negros, de los que no hablaremos hoy, pueden tener densidades medias dentro del radio de Schwarzschild más pequeñas incluso que el agua, si tienen la suficiente masa, y dicho radio sería enorme.

Los agujeros negros estelares, sin embargo, son pequeños: con una masa de 5 Soles el radio de Schwarzschild es de unos 20 km, de modo que lo que verías al mirar uno sería una esfera muchísimo más pequeña que la Tierra, del tamaño de una ciudad, y totalmente negra. Naturalmente, no es que haya una superficie de un material negro ni nada parecido – de hecho, podrías simplemente caer hacia el agujero y atravesar el radio de Schwarzschild sin ningún problema. Ahí no hay nada, es simplemente el conjunto de puntos más lejanos de la singularidad de los que la luz no puede escapar.

De hecho, si cayeras hacia el agujero ocurrirían muchas otras cosas extrañas en las que no vamos a entrar hoy. Como he dicho, el objetivo de esta entrada es hablar acerca de los agujeros negros estelares como objetos astronómicos, no escudriñar todos sus secretos, lo cual llevará varios artículos. Básicamente, si tu cuerpo pudiera soportar las diferencias monstruosas de atracción gravitatoria entre unos puntos y otros según te acercas, verías cómo la esfera negra retrocede ante tus ojos de modo que no llegas a alcanzarla nunca – al atravesar lo que era el horizonte de sucesos antes, estás viendo puntos desde los que la luz no puede escapar definitivamente, pero te da tiempo a verlos antes de que la luz “caiga” hacia dentro de nuevo, y la esfera negra es el conjunto de puntos desde los que la luz no puede llegarte a ti. De modo que nunca, jamás, podrías ver la singularidad – una esferita negra más y más pequeña la envolvería según caes hacia ella.

Naturalmente, llegaría un momento en el que la diferencia de atracción gravitatoria entre puntos muy cercanos sería brutal: primero las moléculas, luego los átomos y finalmente los propios neutrones y protones (y los electrones o los quarks, si es que al final resulta que no son partículas fundamentales) serían reducidos a sus componentes elementales, de modo que arbitrariamente cerca de la singularidad ni siquiera habría materia que constituyese un observador que pudiera “ver” nada. Y nunca habrías sido consciente de atravesar una barrera concreta de ningún tipo, pues el horizonte de sucesos que tú ves se ha ido haciendo más pequeño todo el tiempo. El Universo protege su desnudez –sus singularidades– de los curiosos.

Pero, como digo, es imposible empezar siquiera a explicar estas cosas en este artículo. El “pozo intuitivo” fue un primer paso para entender el concepto de agujero negro – considera este artículo como otro paso y volvamos a mirar el agujero desde lejos. Un agujero negro estelar, visto desde una gran distancia (que es probablemente como vamos a “verlos” durante muchos años) es simplemente un objeto astronómico muy pequeño y negro.

¿Cómo distinguirlo de un asteroide muy oscuro entonces? Por varias razones –aparte, evidentemente, de que no es simplemente “oscuro”, sino totalmente negro:

En primer lugar, la masa concentrada en esa esfera es muchos órdenes de magnitud mayor que la de un asteroide. Al mirar directamente a la esfera no verías nada, pero si observases las estrellas de fondo cerca de la esfera las verías distorsionadas: la gravedad del agujero estelar es tan grande que incluso la luz que no atraviesa el horizonte de sucesos, pero pasa cerca, se curva. El agujero actúa de lente gravitacional, distorsionando la imagen de los objetos detrás de él. Aquí tienes una imagen simulada de lo que se vería al observar un agujero negro de unos 10 Soles de masa desde 600 km de distancia, con la Vía Láctea justo detrás (por si quieres la imagen como fondo de pantalla, puedes descargarla a 2560x2048 aquí):

Agujero negro como lente gravitacional

Crédito: Ute Kraus (CC 2.0 Attribution Sharealike License).

Por cierto, para mantenerse estacionario y poder tomar la “foto” de arriba haría falta una aceleración hacia fuera igual a la atracción gravitatoria ejercida por el agujero sobre ti… 400.000.000 veces la aceleración de la gravedad terrestre. Una persona de 80 kg se sentiría como si pesara 32 millones de toneladas. Tela marinera.

En segundo lugar, lo que es invisible “desde fuera” es todo lo que hay más allá del horizonte de sucesos, pero eso no quiere decir que no esté sucediendo nada fuera de él que ponga en evidencia al agujero: se piensa que la mayor parte de ellos están rodeados de un disco de acrecimiento formado por la materia que es atraída por él y va cayendo en espiral hacia el centro, algo parecido al disco de acrecimiento que mencionamos al hablar de la formación del Sistema Solar… sólo que el final del camino para la materia que cae en este caso es muy diferente. Eso sí, la materia que va acelerando y comprimiéndose mientras cae emite enormes cantidades de radiación muy energética que sí puede ser detectada, pues se encuentra aún fuera del radio de Schwarzschild. Un asteroide, por supuesto, no tiene un disco de acrecimiento a su alrededor, ¡mucho menos que emita rayos X!

Disco de acrecimiento con agujero negro

Visión artística de un agujero negro con disco de acrecimiento incluido. Crédito: NASA.

Aparte del disco de acrecimiento, algunos agujeros negros probablemente emiten chorros de plasma en sus polos magnéticos (además de chorros de rayos X como las estrellas de neutrones): las partículas cargadas que caen hacia el centro del disco son a veces lanzadas a velocidades relativistas antes de atravesar el horizonte de sucesos. No está muy claro el proceso por el cual ocurre esto, aunque parece tener que ver con el arrastre de marco de la Relatividad General o por la compresión extrema de las líneas de campo magnético en agujeros con alta velocidad de rotación. No lo sabemos bien – puedes ver estos chorros de plasma en la primera imagen del artículo.

Otra de las peculiaridades que haría evidente que te encuentras mirando el cadáver de una estrella y no un asteroide: cuando la luz se aleja de un objeto con masa, la atracción gravitatoria disminuye su energía. Es como si la luz estuviera subiendo una pendiente, alejándose de la masa y gastando energía para hacerlo. Si se tratara de un electrón, según se aleja del objeto con masa se iría frenando – pero la luz no se frena, se mueve a 300.000 km/s en el vacío por siempre jamás. ¿Qué le sucede entonces cuando pierde energía, si no se puede frenar?

Los fotones van perdiendo energía según se alejan del agujero, pero la energía de un fotón no se refleja en su velocidad sino en su frecuencia, como bien sabes si has leído sobre el efecto fotoeléctrico. Según la luz se aleja del agujero, sus fotones reducen mucho su frecuencia, de modo que –por ejemplo– si observas algo azul, lo verías rojo. Si observas algo rojo, tal vez no lo verías con los ojos pues la frecuencia habría disminuido tanto que se encontrase en el infrarrojo. La cuestión es que si miras algo tan masivo que es capaz de cambiar el color de las cosas cercanas cuando las observas, ese algo no es un asteroide.

Sin embargo, todo esto que estoy describiendo como signos de que estás mirando un agujero negro y no un pequeño asteroide es perfectamente aplicable a otros objetos muy densos, como las estrellas de neutrones: al fin y al cabo, vistos desde fuera las únicas diferencias básicas son la masa de una y otro y que el agujero es completamente negro. Pero, salvo que estés muy cerca, un objeto de unos pocos kilómetros de radio es imposible de ver sea negro o no lo sea – incluso los planetas extrasolares que hemos sido capaces de observar son minúsculos. De modo que no es fácil distinguir las unas de los otros.

Pero existen algunas diferencias más sutiles: por ejemplo, las estrellas de neutrones sufren cambios en su superficie cuando la masa se redistribuye sobre ella. Esos cambios producen a veces intensos pulsos de radiación que son visibles desde la Tierra: pero si podemos percibir un cambio en la superficie del objeto, ese objeto no puede ser un agujero negro. Hasta ahora, este tipo de fenómenos se han observado en objetos estelares muy densos con una masa menor que el límite de Tolman-Oppenheimer-Volkoff, pero no en objetos con más masa (que, de acuerdo con nuestra teoría, deberían ser agujeros negros y no estrellas de neutrones). De modo que, aunque no estamos absolutamente seguros, hay varios objetos en nuestra misma galaxia que son muy probablemente agujeros negros estelares.

Un agujero negro aislado sería muy difícil de detectar, pero afortunadamente muchas veces se trata de sistemas binarios en los que una de las dos estrellas va absorbiendo masa de la otra hasta que se convierte en un agujero negro, mientras que la estrella “superviviente” sigue brillando y es fácilmente visible desde la Tierra: está girando alrededor de algo mucho más masivo que ella pero que no brilla con fusión nuclear. A partir de la velocidad de giro y las distancias podemos estimar la masa de ese objeto, y saber si se puede tratar de una estrella de neutrones o un agujero negro estelar.

Por si te lo estás preguntando, el candidato a agujero negro estelar de este tipo más cercano a nosotros es A0620-00, que se encuentra a unos 3.000 años-luz del Sistema Solar. Su estrella compañera da una vuelta al agujero cada ocho horas y pierde masa continuamente – de hecho ni siquiera es esférica, sino que está “alargada” hacia el agujero por la enorme atracción gravitatoria. Sin embargo, existen muchos otros candidatos similares en la Vía Láctea, y estamos hablando sólo de los que son sencillos de detectar por tener compañeras “normales”. Los agujeros negros aislados sólo son visibles cuando la materia que absorben en el disco de acrecimiento se calienta tanto que emite radiación suficiente para que podamos detectarla antes de que atraviese el radio de Schwarzschild.

Llegamos así al final del camino: todas las estrellas posibles acabarán como enanas blancas (y luego negras cuando se hayan enfriado), estrellas de neutrones o agujeros negros. Todos estos “cadáveres estelares”, al final de su recorrido, son prácticamente invisibles: sólo emiten radiación cuando absorben materia del exterior. Es muy probable entonces (madre mía, ya me está apeteciendo escribir otra serie nueva sobre la vida del Universo) que el futuro lejano sea el de un Universo oscuro en el que las estrellas del firmamento se vayan apagando, una por una, hasta que reine la noche eterna. O tal vez todo lo contrario.

1 No, por supuesto que no hay ningún Elijah Sorensen, pero ¿no sería interesante que hubiera sido así?

Para saber más: Agujero negro.

Astronomía, Ciencia, La vida privada de las estrellas

65 comentarios

De: Half Time
2008-02-10 14:26:35

Excelente artículo, Pedro. Estaría muy bien que dedicaras una mini-serie a los agujeros negros, pues es un tema muy interesante, y que creo que da para mucho.


De: cruzki
2008-02-10 17:57:15

Como siempre genial. Ahora una pequeña sugerencia: Sería posible que pusieras al final del artículo enlaces para "continuar" leyendo. Me refiero a referencias más avanzadas con contenido más matemático y/o físico, no sólo webs, sino libros o artículos. No se si sería conveniente al final de cada entrada o al final de cada serie pero estaría bien por si a alguno le pica la curiosidad y quiere seguir estudiando :P


De: maeghith
2008-02-10 20:25:50

Que bueno.

¿Alguien se ha puesto a pensar si una vez que sólo hubiera enanas negras, estrellas de neutrones, y agujeros negros, la distancia que los separa sería suficiente para impedir que todos ellos se fueran juntando poco a poco de nuevo? sobre todo teniendo en cuenta que, según la teoría del big bang y la de la materia oscura, esa distancia iría en aumento

Por otro lado ¿se sabe (o se puede extrapolar) que sucede cuando un agujero negro encuentra otro?, ¿se produce un aumento de la densidad según las reglas conocidas o habrá una resingularidad (una singularidad dentro de la singularidad... que divertido suena eso XD)?


De: Javier Aranda
2008-02-10 20:53:27

Como siempre excelente. Esta vez has tocado un tema "estrella" XDD de la astrofísica.
Tengo una pequeña duda (no soy físico): Para un agujero negro en rotación, intuyo que únicamente puede escapar radiación a través de los polos, ¿Me equivoco?

Siguiendo ese hilo, y abusando ya de la imaginación, me pregunto (aunque quizás aun nos quede mucho tiempo para confirmarlo) que quizá puedan llegar a existir algunos agujeros negros con un sistema planetario surgido del fin de un antiguo sistema binario en que una antigua estrella compañera fuera desgarrada y consumida, y parte de la materia "rechazada" por los polos pudiera reagruparse y concentrarse durante unos pocos miles de millones de años en el plano de la eclíptica, formando un disco protoplanetario y, a órbitas "seguras" (inimaginablemente alejadas del agujero negro en comparación a una estrella, pero atadas por su gravedad) formara planetas (por supuesto totalmente inertes). Tal vez incluso con el tiempo suficiente, y la ausencia de viento solar por parte del agujero negro, permitiría una coexistencia de planetas plenamente "formados" habitando (y alimentándose de) un anillo de gas y polvo protoplanetario (una versión bastante exótica de los anillos de Saturno). Las posibilidades son bastante seductoras, aunque me temo que he ido demasiado lejos en mi elucubración. :-DDD


De: Nikolai
2008-02-11 02:17:06

queda uno pidiendo más...
Excelente articulo...
excelentísimo!!!

pd: una pequeña palabra que se te escapo XD

"No hace falta ser físico para entender que en un sitio en el que la densidad es infinita pasan cosas muy raras"


De: Manuko
2008-02-11 02:47:37

Para un agujero negro en rotación, intuyo que únicamente puede escapar radiación a través de los polos, ¿Me equivoco?

Javier, creo que si que te equivocas, si... aunque solo lo creo.
Según me ha parecido entender por el artículo, esa radiación no escapa, sino que "rebota" (por así decirlo) antes de caer definitivamente por debajo del horizonte de sucesos, aunque parece que ese fenómeno solo se observa en los polos por cuestiones electromagnéticas. En cualquier caso, ya Pedro habló en los comentarios del pozo intuitivo de que si hay radiación que escapa de los agujeros negros, pero no solo en los polos, sino, sin más, justo en el horizonte de sucesos: la radiación de Hawking.


De: Javier Aranda
2008-02-11 06:35:07

Gracias por la aclaración Manuko. He metido la pata en el matiz del horizonte de sucesos. Ahora me ha quedado más claro.


De: Pedro
2008-02-11 07:46:07

Nikolai,

Corregido, ¡gracias!

(No tengo tiempo de contestar nada más por ahora) :/


De: Ferran Ferri
2008-02-11 09:34:22

Cuando hablas del chorro de plasma expulsado por algunos agujeros negros, a que te refieres? Que es ese plasma?

Excelente artículo.


De: Tomás
2008-02-11 12:43:01

Hola a todos, excelente artículo.

Hay miles de preguntas que me gustaría hacer, pero siempre he tenido una en mente. ¿Que pasa finalmente con la materia/energía que entra en el agujero? ¿donde va a parar?.

Ya que la energía no puede destruirse, solo transformarse. ¿Sería posible que esta se fuese acumulando en el "otro extremo" de la singularidad hasta llegar a un punto donde se venciese la presión que la mantiene compactada, estallando de una forma similar a un "big bang"? formando otro universo diferente del nuestro.

Si es así, incluso nuestro propio universo podría haberse formado de la materia absorbida por un agujero negro situado en otro universo.

Gracias


De: Pedro
2008-02-11 13:13:02

Ferrán,


Cuando hablas del chorro de plasma expulsado por algunos agujeros negros, a que te refieres? Que es ese plasma?


Protones y electrones, "átomos rotos" ;)

Tomás,

Cuando hablemos más de agujeros negros (y blancos) en la serie correspondiente tocaremos el tema. Pero tengo que decirte que me has impresionado -- hay teorías bien complejas que vienen a decir más o menos eso.


De: Juan
2008-02-11 16:07:10

Hola gente: Lo que dice Tomás (que está muy bueno), ¿no tiene que ver con esas teorías de que los agujeros negros "explotarían" en otras regiones del universo formando los quasares? No sé si esas teorías ya fuerno descartadas, a partir del avance en el conocimiento de los quasares, pero era algo así y se me pega con lo que dice Tomás... Ojalá pueda Pedro aclararlo en algún momento. ¡Artículo interesante a más no poder! Saludos.


De: Manuko
2008-02-11 17:26:43

Juan, creo que un Quasar es un agujero negro "atope", es decir, que ya no puede absorber más cantidad de masa (por diversas cuestiones no resueltas, pero se dice que los agujeros negros pueden "saciarse" en cierto momento), y por lo tanto la materia se acumula a su alrededor sin caer por debajo del horizonte de sucesos (formando una proto-galaxia).

A raíz de lo que dice Tomás, yo siempre he pensado que los agujeros negros "no tienen otro extremo", ya que el Universo no tiene fronteras y no creo que un agujero negro sea una "salida" del universo. Más bien creo que, como explicación matemática, son "las pilas" del universo, es decir, objetos en los que "se guarda" la energía gracias a la gravedad. Lo que se suele decir en cuanto a los agujeros negros es que tienen mucho que hacer en el final del universo: si es un big crunch, los agujeros negros serían los progenitores del universo posterior, que al unirse unos con otros crearían un nuevo big bang precisamente por lo que dice Tomás. Si es un big rip... los agujeros negros explotarían al desaparecer la cohesión gravitatoria. Teniendo en cuenta que guardan el espacio y el tiempo supuestamente convirtiéndolo en algo estático (que es algo con lo que especulo, vamos), sin tiempo y sin espacio, pero con gran masa, si la cohesión gravitatoria desaparece, el tiempo "acelera" acumulado alrededor de la materia favoreciendo la creación de nueva materia a partir de la masa acumulada, que se liberaría en forma de partículas elementales. Eso es lo que se conoce como big bang, por lo que, por unas o por otras, los agujeros negros parecen ser, los motores, es decir, la respuesta al universo. La pregunta que surge entonces es simplemente de donde surge ese "mundo", cosa que no creo que sea relevante en ciencia porque no explica sucesos observables (lo que observamos es que hay un universo, no que se crea y se destruye, aunque sepamos por su observación que tiene principio y fin).

En cuanto a lo de que guardan energía, Hawking (es imposible no hablar de Hawking si se habla de agujeros negros) ya concluyó que eso iba en contra de las leyes de la termodinámica, aunque parece ser que lo arregló al descubrir la radiación de hawking: al fin y al cabo si tienen entropía (si pierden energía, y cuanto más grandes, más pierden), solo que para ver que un agujero negro se disipa hace falta más tiempo que el que ha habido y habrá...

Por lo demás, estoy ansioso por ver esa serie de agujeros negros Pedro. Sobretodo si nos hablas de la topología del universo y de los agujeros negros, un asunto, para mi, espinoso, porque como digo no puedo entender que un agujero negro tenga "otra puerta" por la que sale todo lo que absorbe... Los agujeros blancos son cosa de los 60: se pensaba que los agujeros negros no tenían entropía. Pero ya se propuso que si 16 años después, arreglando la termodinámica...


De: Kent Mentolado
2008-02-11 19:27:30

Estoy deseando esa serie sobre agujeros negros, pues tengo muchas preguntas que me asaltan. Por ejemplo: podríamos decir que el horizonte de sucesos marca la máxima distancia que puede recorrer la luz si es emitida desde la singularidad. Si esto es así, "alguien" a medio camino entre la singularidad y el horizonte de sucesos podría encender una linterna y comunicarse con alguien que esté fuera del horizonte pero muy cerca de este. (Se que no es tan sencillo como eso, hay que meter todos los efectos relativistas).

Por otra parte, desde nuestra perspectiva, todo objeto que se va acercando a la singularidad acelera hasta velocidades cercanas a la luz (me equivoco?). Por tanto, "veríamos" como su tiempo se detiene hasta quedar "congelado" para nosotros. Por tanto, para nosotros, nunca ha caído nada en la singularidad, sino que habrá una cantidad de materia "congelada" formando una especie de costra rodeándola. ¿No?

Muchas (muchísimas) dudas, espero impaciente esa futura serie (aunque me repita :)

Saludos,
Kent Mentolado


De: Pedro
2008-02-11 19:38:31

Kent,

Me gustas.


De: Guepard
2008-02-11 21:08:23

Si nadie ha visto nada ni se sabe como puede funcionar, ¿como se sabe que dentro no hay una bola sólida de la materia mas comprimida jamás vista en lugar de una singularidad? ¿No podría ser que simplemente la velocidad de fuera mayor que la de la luz y que eso no implicara ninguna singularidad?

Además, si la luz no tiene masa, ¿porque retrocede, proque no simplemente pierde energía? ¿Como podemos aplicar la fórmula de atracción de dos cuerpos si necesitamos la de la luz y esta es cero?


De: Pedro
2008-02-11 21:47:42

Guepard,


Si nadie ha visto nada ni se sabe como puede funcionar, ¿como se sabe que dentro no hay una bola sólida de la materia mas comprimida jamás vista en lugar de una singularidad? ¿No podría ser que simplemente la velocidad de fuera mayor que la de la luz y que eso no implicara ninguna singularidad?


No se sabe, pues nadie lo ha visto: todas nuestras teorías actuales lo predicen, y hasta ahora no ha habido ninguna observación que lo contradiga, y muchas que parecen concordar con las teorías, de modo que se piensa que así es.


Además, si la luz no tiene masa, ¿porque retrocede, proque no simplemente pierde energía? ¿Como podemos aplicar la fórmula de atracción de dos cuerpos si necesitamos la de la luz y esta es cero?


De acuerdo con la teoría de gravitación newtoniana sí, pero no con la Teoría General de la Relatividad (la formulación moderna de la gravitación): las masas curvan en espacio-tiempo a su alrededor y la luz se mueve por el espacio-tiempo, así que sufre los efectos de la gravitación igual que cualquier otra cosa (se curva, pierde energía o la gana según se aleja o acerca a un cuerpo con masa). No puede escapar cuando "pierde más energía de la que tiene", es decir, su frecuencia se hace nula.


De: Guepard
2008-02-12 09:38:47

Oí en un documental que cada cierto tiempo según una teoría un agujero negro expulsa una partícula, por lo que al final del universo cuando no hubiera luz y solo agujeros negros estos irían expulsando una partícula cada mucho tiempo, al final el agujero negro se iluminaba y desaparecía.

¿Esta teoría se admite como cierta a partir de lo que observado? De ser así, ¿como puede una partícula escapar de la singularidad después de haber sido destruida?


De: Guepard
2008-02-12 09:40:08

Ups se me olvidaba. Muchas racias por contestar Pedro, aunque no logro entender como se puede perder toda la energía, tal vez la luz si salga pero sean ondas tan gigantescas que sean indetectables para nosotros.


De: Guepard
2008-02-12 09:50:38

Soy un poco pesado XD. Una pregunta, no entiendo la imágen de arriba. Haber, la luz sigue el espacio, al retorcer el espacio el camino de la luz se retuerce, ¿pero esto no debería ser inperceptible?

Es decir, imaginemos un raíl de tren, el rail es recto y el tren lo sigue, si retorcemos el rail y el tren "milagrosamente" no descarrila, el que está al final de la vía lo verá llegar exactamente en el mismo sitio.

Si el espacio es el motivo de que la luz gire debería ser imposible de saber, de hecho nosotros al movernos por ese espacio retorcido no deberíamos darnos cuenta puesto que todo lo que nos rodea sigue ese camino, de hecho el espacio podría dar dieciocho vueltas por metro ahora mismo y no nos deberíamos dar cuenta.

Si es el espacio lo que se retuerce, ¿es imposible darse cuenta no? Porque si lanzo algo hacia allí se moverá por el espacio retorcido, pero es que la luz que yo vea seguirá el mismo camino por lo que creará el efecto de que no está retorcido, y no solo la luz cualquier cosa, porque hablamos del espacio no de otra cosa, si se puede ver como se retuerce el espacio, para mi eso no es el espacio.


De: cruzki
2008-02-12 10:50:38

Guepard

A ver si te lo consigo explicar.

Imagina que tu y yo estamos tirándonos piedras, uno enfrente del otro. Además somos unos mancos y solo sabemos tirar piedras en lineas rectas. Esta bastante claro que todos los tiros acierta. Ahora bien, imagina que ponemos un agujero negro en medio, suficientemente masivo para que sus efectos sean perceptibles. Si seguimos tirando piedras en linea recta, se las tragará todas. Ahora bien, si tiramos las piedras un poco hacia un lado, la piedras irán en "linea recta" pero ahora (dado que el agujero ha curvado el espacio-tiempo) la "linea recta" no es recta, sino una curva y te podía dar.
Ahora cambia piedras por luz y ya lo tienes.

Resumiendo, la luz que te llega no es la que se emitía antes directamente hacia tí (esa se la está tragando el agujero negro). La que vez es la que antes se iba hacia un lado, que ahora al estar el agujero negro llega hacia tí.


De: Guepard
2008-02-12 11:15:00

Pero si no cae en el agujero al seguir su camino no me debería dar, hablamos del espacio, es como si fueran coordenadas si yo me muevo de (0,0) a (1,0) por muy curvo que esté el espacio yo acabaré llegando a (1,0). La unica posibiliad es que algo la intercepte (una singularidad, un objeto o algo enmedio), pero si no es como si no hubiera nada y pasase de largo. Si no no es espacio es una fuerza que tira de ella luego no es el espacio lo que se retuerce..


De: Pedro
2008-02-12 13:05:27

Guepard,

Como cruzki, voy a darle un intento de explicación, aunque no tengo mucho tiempo:

La idea de que "si el espacio está curvado no me puedo dar cuenta, porque estoy dentro del espacio" es errónea. Es posible percibir la curvatura del espacio por la razón que dice cruzki.

Si miro una galaxia cuando no hay un agujero negro delante y veo dónde está, pero cuando el agujero se interpone y curva los rayos luminosos (porque curva el espacio que recorre el rayo), la imagen de la galaxia se forma en un lugar diferente al de antes. La diferencia de posición aparente de la galaxia -- ni qué decir tiene la forma propia de la galaxia, pues no todos sus puntos se "mueven" igual-- son los síntomas de que el rayo no ha seguido la misma trayectoria que cuando el agujero estaba ahí.

Ni siquiera hace falta algo tan masivo y denso como un agujero negro estelar para observar esto: se ha comprobado experimentalmente que las estrellas que vemos cambian de posición aparente cuando el Sol pasa casi por delante de ellas. Incluso la menor gravedad solar es capaz de "doblar" la luz, aunque sea un poco.


De: Guepard
2008-02-12 13:35:36

Pero no lo eniendo, haber imaginemos que el espacio es un edredón que tiene unas rayas pitnadas que intersectan perpendicularmente (vamos que es a cuadros).

Si yo meto una pelota debajo de este edredón, si imaginamos que una donda de luz viaja por el edredon, esta onda de luz subirá y bajará el edredón y seguirá en linea recta. Si ponemos un ojo al otro lado el ojo vería la luz que venía justo de enfrente, por tanto "vería através del bulto".

Si tenemos en cuenta esto y vale, dando por hecho que la luz que llegue justamente recta al agujero negro no lo atraviese, la onda que se desvie POR QUE EL ESPACIO ESTÁ RETORCIO, no digo porque atraviese una lente o algo, solo y exclusivamente se desvie por seguir el universo, al terminar esto acabaría en el mismo lugar donde debería haber estado.

¿Estoy equivocado? Es que no lo pillo eso de que la luz se desvie de su trayectoria.


De: Guepard
2008-02-12 13:37:08

Ups me he equivocado en una cosa, no es seguir el universo es seguir al espacio y es una onda que no caiga en el agujero si no que pase cerca de el.


De: otroJuan
2008-02-12 13:53:17

Guepard, dibujalo

Dibuja un triángulo de vértices A,B,C. Tu estás en A, Cruzki en C y yo en B.

Si no he entendido mal lo que tú dices es: "Si mi piedra(y la luz con que la veo) siempre sigue la linea AC ¿Como distinguir si esta es una recta o una curva?"
Pero lo que te están diciendo es: DESPUES de que un agujero negro se haya desplazado hasta la mitad de AC la únicas pedradas que podría recibir Cruzki serían las destinadas a mi en condiciones normales (si el agujero no hubiera llegado todavía). Porque el agujero deforma la linea AB en un arco que termina en C (Dibujalo tambien) mientras que la línea AC queda cortada.

Vamos, que Cruzki recibiría mi castigo, que poco tiempo antes no habría recibido, mientras yo ni me entero :P aunque quizá más tarde sea yo quién reciba los golpes en su lugar :(

La clave creo que es que los agujeros negros se desplazan, de manera que no deforman el espacio-tiempo siempre de la misma manera, y si la velocidad relativa entre tu y el agujero es suficientemente alta quizá puedas detectar esas diferencias.


De: joel
2008-02-12 14:30:41


Según la luz se aleja del agujero, sus fotones reducen mucho su frecuencia, de modo que –por ejemplo– si observas algo azul, lo verías rojo


¿Como se puede saber cual era su "color" original?
No podemos irnos a otra parte del universo y comparar desde alli el color de esa misma luz.

¿O si? ¿Con el desplazamiento de la misma órbita de la Tierra, es suficiente para apreciarlo?

Guepard:

Podemos saber que el espacio esta "deformado" ,a pesar de estar dentro de el, cuando por dos caminos distintos llegamos al mismo punto, de la misma forma que ocurre en nuestra tierra redonda (bueno esférica), desde donde podemos trazar triangulos cuyos angulos suman mas de 180 grados.

En cuanto a la serie sobre los agujeros negros, parece que todo gira entorno a la gravedad, la relatividad general, y en ultima instancia, las fuerzas fundamentales.

Todos ellos, temas de MUCHA miga.

Así que muchos estamos ya mas que impacientes ;-)


De: Guepard
2008-02-12 15:18:10

Lo que dices joel tal vez sea lo que me convenzca. Aunque debo poner un aunque (me vais a odiar con tanta pregunta XD), si el espacio se dobla, porque tiene que separarse un camino en dos? No puede ser que funcione mas bien así por ejemplo por la derecha [-5,3) y [3,8), es decir que ninguno de los dos lados tengan al 3.

¿Además, como puede deformarse el espacio? ¿Se deforma respecto a que?


De: Manuko
2008-02-12 17:13:47

Guepard, el espacio se deforma respecto al propio espacio sin gravedad. Cuando se dice que la gravedad "deforma" el espacio quiere decirse que un cumulo de masa produce una caida del resto de la masa hacia el propio cúmulo. La forma para interpretar eso "mentalmente", mejor dicho "visualmente", es que el espacio queda deformado. Si el universo es un edredón, como tu decías, la tierra sería una canica, y la deformación del universo que produce la tierra (que no es más que un cumulo de masa) es la depresión que la canica produce en el edredón alrededor de ella. Un agujero negro es más pequeño que la canica, y además produce una depresión infinita hacia abajo. Lo que cambia respecto de tu explicación es esto: la canica no está debajo del edredón, está encima (esto es importante: el edredón "no hunde" la canica, es decir, no se levanta, sino al revés). Y, más aún: los bordes del edredón se acercan hacia la depresión, es decir, "se curva el medio", y las lineas ya no son tan rectas cerca de la depresión como lejos de ella. Es decir, inequívocamente se producen cambios en todo el medio, pero no proporcionales, por lo que pueden notarse.

Ahora bien, ¿qué pasa con la luz, que ni siquiera tiene masa y por lo tanto no puede ser atraída por otro cumulo de masa? Pues que si puede ser atraída por el cúmulo de masa, porque el cúmulo de masa se traduce en una depresión (deformación) en el edredón, que es justamente el medio por el que se mueve la luz. Imagina que un rayo de luz solo puede moverse por el edredón... ¿qué ocurre cuando pasa por la depresión infinita (Agujero negro) del edredón? Que si pasa cerca, sigue las lineas rectas marcadas en el edredón, que han sido curvadas por la depresión: esto es, para cualquier observador lo suficientemente lejos de la depresión, la luz se estaría curvando. Tanto que, si la luz pasa demasiado cerca de la depresión, para ese observador externo la luz estaría curvándose hasta el infinito, es decir, "desaparecería". Intento evitar los numeritos porque, además, me liaría más aún.

Y es que la luz se mueve solo en lineas rectas, pero también en un medio: el universo. Y a veces el universo no dibuja lineas rectas... Por ejemplo cuando hay demasiada gravedad. Por eso se dice que la gravedad hace que el universo se curve. Y, como digo, la luz no es que baje y luego vuelva a subir cuando encuentra la depresión: si es un agujero negro, sigue las lineas rectas del edredón, pero el edredón tiene una depresión infinita, es decir, la luz sigue la linea "hacia abajo" infinitamente y nunca vuelve a subir, pero la luz que sigue lineas cercanas, no justamente la que atraviesa el centro de la depresión, baja y luego sube, esto es: pierde energía. La luz que no pasa cerca de la depresión te llega antes y con más intensidad que la que si pasa cerca de la depresión, es decir. notas que la que si pasa cerca de la depresión ha sido "curvada". Existe la triangulación de la que habla Joel porque hay un punto de partida de la luz (en el que se origina, una galaxia por ejemplo) y dos puntos de llegada: nosotros mismos por una parte, y el agujero negro, que tiene tanta gravedad que curva el medio y por lo tanto la luz, por otra parte, situado entre el punto de partida y nosotros. Por otra parte, según tu teoría has olvidado que la depresión en el universo es un montón de masa contra la que puede chocar la luz (es decir, que no atraviesa la linea recta y sigue hasta que tu la ves, sino que "choca" con algo). Si no fuese así, no podría haber eclipses: la luz del sol rodearía la luna y volvería a su linea recta: verías el sol a través de la luna, según tú sin problema ni variación ninguna.

Joel: da igual el color original, lo importante es que cambia. Podemos saber que el universo está deformado porque vemos cambios en él, es decir, porque no es uniforme. Solamente hace falta aplicar los cambios a formulaciones matemáticas, y estas nos darán la explicación de esos cambios...


De: cruzki
2008-02-12 18:12:39

@ Joel y Guepard

Si que sabemos el color de antes. Conocemos un tipo de estrellas (Cefeidas) cuyo espectro de emisión puede ser deducido a partir de variaciones de la cantidad de luz que te llega. Con esto puedes obtener la magnitud absoluta y comparando con la relativa ya sabes a que distancia está. Con este método Hubble calculó la distancia a las galaxias cercanas y de extra se dio cuenta que se estaban alejando (la famosa constante de Hubble).

Ahora bien, para cosas un poco más lejanas lo que se usan son las supernovas tipo Ia (las enanas blancas que roban materia a sus compañeras y superan el límite de Chandrasekhar). Estas son divertidas porque son SIEMPRE iguales. Y usando el método anterior puedes detectar objetos muy lejos.

Ahora bien, normalmente esto no se usa con los agujeros negros. Sino que se da una cosa muy curiosa que se llama lentes gravitatorias. El agujero negro actúa de lente de los que tiene detrás y aveces lo que se obtiene son varias imágenes del mismo objeto (una suele ser real, las otras son una especie de reflejo por la luz que pasa cerca del agujero negro y es "doblada" y ahora se ve)

En el artículo de la wikipedia esta mejor explicado.

http://en.wikipedia.org/wiki/Gravitational_lens

Por cierto Guepard a ver si el GIF animado te aclara tus dudas. Pensaba hacer un dibujo a mano, pero el de la wikipedia esta muchísimo mejor :P


De: Nikolai
2008-02-12 23:42:34

Nada más observar las imagenes del articulo que recomienda cruzki es posible comprender un poco mejor los asuntos de la curvatura de la luz y el lente.

pero por si aun no se desanuda esta imagen podría colaborar

http://www.open2.net/science/finalfrontier/space_time/images/map.jpg


De: otanion
2008-02-13 14:25:59

"densidad infinita", "gravedad infinita", "espacio nulo".
No se pero hay algo que no me cuadra... Tampoco se explicarme bien, pero no creo que el infinito exista en la naturaleza. Si tubiese una gravedad infinita, en cualquier punto del universo la fuerza de la gravedad seria "infinita". No se si lo que digo es un absurdo, pero no lo veo.


De: meneame.net
2008-02-14 15:02:00

La vida privada... de los agujeros negros

La estrella se “dobla” sobre sí misma como una hoja de papel que se dobla por la mitad una y otra y otra vez, infinitas veces. El resultado es, naturalmente, algo muy extraño: un agujero negro. ¿No es algo fascinante? Más sobre los agujeros neg...


De: Guepard
2008-02-15 12:57:35

Otanion yo pienso parecido, no creo que una gujero negro sea nada raro, solo como una estrella de neutrones mas bestia por decirlo de alguna forma, tiene mas gravedad y punto, tanta que la velocidad de escape es mayor que la de la luz, pero nada mas, seguro que hay un bonito cuerpo compacto vete tu a saber que tipo de partículas.


De: Brigo
2008-02-17 00:36:39

A ver, ayuda que me lío: Al principio del articulo dices que la densidad es infinita, luego que nones, ¿ En que quedamos ? :-)


De: Pedro
2008-02-17 09:12:43

Brigo,

En la singularidad del centro del agujero negro, la densidad es infinita. Dentro del radio de Schwarzschild la densidad media no sólo no lo es, sino que puede ser relativamente pequeña.


De: xx32
2008-04-15 16:31:23

¿No hay un limite de densidad medido por la máxima concertración de fermiones sin que se porten iguál?
¿O es que en la singularidad todo puede estar dentro porque los componentes de la materia a ese nivel de energia pueden portarse como 1 solo con masa infinita?


De: Pedro
2008-04-15 18:32:48

xx32,

¿Has leído el resto de la serie? El principio de exclusión de Pauli origina la presión de electrones, y neutrones, degenerados, pero hablamos de eso en entregas anteriores. Llegado este punto la presión gravitatoria supera ese límite, no hace falta singularidad para eso (aunque la singularidad sea la consecuencia).


De: xx32
2008-09-23 03:32:10

¿Es posible que un fotón quede atrapado por la deformación del espacio de un agujero negro y quede orbitando el agujero?


De: Fabel
2008-10-11 01:56:44

Consulta de un neófito:
La fórmula matemática de la gravedad (G.M1.M2/d^2) impica qué, al ser la densidad del objeto infinita entonces la masa del objeto lo es y en definitiva, la gravedad tambien lo sería; con lo que ese agujero negro debería tener la suficiente gravedad para atraer cualquier objeto del universo (ya que, por definición, ésta última es infinita, y la distancia al cuadrado no).

Lo que pregunto es: ¿Qué posibilidad hay de qué un agujero negro sea, por ejemplo, una estrella de neutrones en la cual la velocidad de escape es mayor a la de la luz pero (Y acá viene mi duda) no es infinita sino que, por ejemplo, es de 700000 Km/s? Nótese que esto último sigue cumpliendo la premisa de que que ni siquiera la luz pueda escapar del agujero, pero en definitiva el objeto no es ni de una densidad ni masa infinita, ni por tanto de un radio nulo.

Perdón si la compliqué demasiado, no se cómo explicarlo mejor, Je!


De: Pedro
2008-10-11 09:38:58

@ Fabel,

No hace falta que la masa sea infinita para que la densidad lo sea: recuerda que d = m/V. Una singularidad de este tipo se produce cuando una cantidad de masa finita se comprime hasta un volumen nulo. En ese momento, la densidad es infinita pero el Universo no sufre peligro porque la masa sigue siendo la misma que era antes: no ha aumentado, aunque lo haya hecho la densidad.

Respecto al resto, no: la definición del agujero negro es precisamente "todo lo que está dentro de la región con v de escape mayor que la de la luz". Esa supuesta estrella de neutrones sería, en la práctica, un agujero negro. Y cualquier cosa de ese tipo (que cumple la relación radio-densidad de Schwarzschild), tarde o temprano, se colapsa para formar una singularidad en su interior de volumen nulo y densidad infinita.

Espero que esto resuelva tus dudas :)


De: Fabel
2008-10-15 04:58:00

Ok, Pedro, gracias.
Cómo siempre, muy claras tus explicaciones.

Saludos.


De: Enrique
2008-10-15 13:09:29

Hola Pedro, llevo tiempo leyendo El Tamiz, y me parece masivamente genial. He aprendido mucho. Eres muy didáctico. Si hubiera más profesores como tú todo el mundo pasaría de curso aprendiendo y entendiendo las cosas. Gracias por compartirlo.

Al tema, has comentado el cambio de color (energía) de la luz al alejarse de un agujero (o cuerpo de suficiente masa). Cuando se acerque le pasaría lo contrario, no? O sea, se aceleraría, en el caso de la luz, ganaría energía. Ya que en esta ganancia/perdida de energía no hay 'rozamiento'. No debería ganar la misma energía cuando se acerca que la que pierde cuando se aleja. Por tanto, no deberíamos ver que cambiara la luz de color, no?


De: Pedro
2008-10-15 17:43:32

@ Enrique,

Como dices, la luz que se acerca a un agujero negro y luego se aleja de él primero disminuye su longitud de onda y luego la aumenta, de modo que no se nota "al otro lado" si las distancias son grandes.

De ahí que en el artículo hable de "objetos cercanos". Por ejemplo, una estrella compañera emite luz que sale de un punto muy cercano al agujero; cuando nos llega esa luz, se ha alejado del agujero, nunca se acercó a él (se emitió, no desde el agujero, pero sí suficientemente cerca como para estar a cierta profundidad en el pozo gravitatorio), de modo que ahí sí se nota un cambio de longitud de onda hacia el rojo.

Respecto a lo de pasar de curso... como sabes, soy profesor, y algunos de mis alumnos no pasan de curso, así que me temo que el mundo no cambiaría mucho ;)


De: ANtro
2008-11-10 00:25:42

¿gravedad infinita? creo que si guera asi ya seriamos parte del agujero!


De: laura s
2009-05-02 23:32:24

Genial artículo, sólo dos preguntas, en el tercer párrafo después de la tercera fotografía dices: "si miras algo tan masivo que es capaz de cambiar el color de las cosas cercanas cuando las observas, ese algo no es un asteroide", y mi pregunta es ¿cómo sabemos si lo ha cambiado de color o lo que vemos tiene su color natural?. Y otra duda, que no sé si es apropiada para el tema tratado, pero que me ha surgido unas cuantas veces mientras leía el artículo, y es, cómo es posible ver todos estos fenómenos? en el sentido literal... la luz (que supongo que cuando alcanza las masas se refleja y es lo que alcanzaríamos a ver) a esas inmensas distancias cómo demonios puede ser percibida? y siendo así,y esta pregunta puede resultar estúpida, pero no tengo la suerte de dominar la materia, no debería recorrer una distancia igual al reflejarse? y no se perdería por el camino en el espacio? la luz no se difumina entonces y se proyecta respetando un recorrido?... muuchas preguntas... pero supongo que nos pasa a los que no sabemos tango como nos gustaría.

Un saludo!


De: Pedro
2009-05-03 10:12:45

laura,

¿cómo sabemos si lo ha cambiado de color o lo que vemos tiene su color natural?

A veces es imposible, pero otras no: lo conseguimos cuando, de una manera u otra, sabemos ya el color original, o sabemos que el color que percibimos es imposible. Un ejemplo tonto: imagina que vemos algo emitir luz de longitud de onda 550 nanómetros, pero que no hay ningún elemento químico que emita a esa frecuencia. Sin embargo, el hierro (me estoy inventando los números, así que no encajará ninguno, pero eso es lo de menos) emite luz a 500 nanómetros, y suponiendo que hay un agujero negro entre ese objeto (que probablemente es de hierro) y nosotros, su luz pierda energía hasta los 550 nanómetros, todo encaja... así que eso es una señal de que puede haber un agujero negro ahí.

la luz (que supongo que cuando alcanza las masas se refleja y es lo que alcanzaríamos a ver) a esas inmensas distancias cómo demonios puede ser percibida?

La luz que percibimos de los objetos lejanos no suele estar reflejada de ninguna parte: es emitida por los propios objetos (estrellas, nubes de polvo y gas, etc.). Y la percibimos a una gran distancia por la potencia original (que debe ser relativamente grande) y por la sensibilidad de nuestros aparatos, ya que, como dices, la distancia hace disminuir mucho la intensidad --la intensidad decrece con el cuadrado de la distancia--. Tú misma, cuando miras al cielo por la noche, ves estrellas que están a cientos de miles de años-luz de nosotros, sin necesidad de ningún telescopio, así que con uno decente (y más aún con uno espacial, como el Hubble) podemos detectar cosas bastante tenues y lejanas.


De: Miller.Cus
2009-05-20 07:32:32

Hola Pedro, tengo algunas dudas que namás no logro responderme acerca del tema, me gustaría que me orientaras:

Ya has dicho (dos veces) que el agujero negro estelar tiene una densidad infinita, ya que es una singularidad debido a la división entre cero masa/volumen. Hasta aquí entiendo porqué la cantidad de masa no importa para formar un agujero negro con densidad infinita. Lo que no entiendo es porqué los agujeros negros supermasivos (y ya sé que no corresponden a este tema, sólo es una comparación) pueden tener densidades tan diferentes (como la del agua, por ejemplo), si partimos de este agujero negro con poca masa y densidad infinita, me parece que no es una relación proporcional:

Poca masa (estelar) = Densidad infinita
Mucha masa (supermasivo) = Densidad variable

Ahora sí me parece que la cantidad de masa influye en la densidad del agujero negro.

¿Es una proporción inversa? En ese caso: ¿cuál es el límite de masa mínimo donde la densidad puede tener un valor diferente de infinito y el volúmen un valor diferente de cero?

Como última duda, leí en el artículo de Wikipedia sobre los agujeros negros supermasivos que la densidad media de uno puede ser muy baja debido a que "el radio del agujero negro se incrementa linealmente con la masa, por lo que la densidad decae con el cuadrado de la masa". ¿Es cierto esto? Si lo es, ¿porqué esta regla no aplica con el agujero negro estelar?

Gracias de antemano por tu ayuda, saludos y felicitaciones por el blog!


De: Battosay
2009-05-20 11:16:54

@Miller.Cus

Te remito al comentario número 35 de Pedro, ahí está clave.

Dependiendo de donde quieras ver la densidad del agujero negro te dará un resultado u otro.

Tomando como base el radio de Schwarzschild del agujero, nunca vas a tener una densidad infinita, tanto el radio, como la masa del agujero son finita, por lo que el cociente también.

El tema de la diferencia de densidades viene dado por que para una masa tan enorme como la de un agujero negro supermasivo, no es necesario comprimir "mucho" la materia tener el agujero negro, mientras que en uno estelar, para alcanzar el radio de Schwarzschild, es necesario comprimir la materia enormemente, de ahí las densidades tan grandes.

El tema de la densidad infinita se refiere al centro justo del agujero negro, que es donde está la densidad propiamente dicha. Aquí no estoy muy seguro, pero se supone que la masa de un agujero negro está toda concentrada en un punto, por lo que tenemos una densidad infinita. Esto se daría en todos los agujeros negros. De todas formas, es tampoco está muy claro ya que todavía no hemos podido "mirar" dentro de un agujero y ver lo que ocurre.

Como ves, el problema es la referencia que tomas para calcular la densidad.


De: Miller.Cus
2009-05-22 06:43:03

Creo que entiendo! Pensé que era absurdo relacionar densidad infinita con radio finito, pero lo único que tengo que saber es la masa. De hecho, eso de que la masa se reúne en un punto creo que va más extremo, ni si quiera hay punto tal porque el volumen es cero. Así como que la materia pierde su "impermeabilidad" y todo ocupa espacio al mismo tiempo en un lugar que ni siquiera tiene una medida.

Wow.

Gracias por la respuesta.


De: jorge
2009-10-16 09:03:30

hola.

quería comentar que me estuve liando un poco con los conceptos de densidad y masa respecto a los agujeros negros.

entiendo que a diferencia de lo que siempre creí, el agujero negro no es tal por su gravedad sino por su densidad. la gravedad es grande pero no es infinita. lo que ocurre es que la velocidad de escape se calcula en función del radio del objeto celeste.

http://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_de_escape

un saludo


De: Carlos
2010-06-08 10:20:04

No sé cuántas veces habré leído la serie sobre las estrellas... y cada vez que la leo me gusta y aprendo más...
Gracias Pedro


De: Martín R
2010-08-26 21:00:59

Muy buena toda la serie.
¿Para cuando los agujeros negros?


De: Paris
2011-01-19 18:45:51

Para cuando esa mini-serie que prometiste en este artículo sobre agujeros negros?

Tus artículos son realmente buenos. Siempre un placer leerte


De: cff47
2011-06-09 02:13:43

excelente serie. aprendi mil cosas. soy un fiel lector de el tamiz y gracias por todo, espero que algún día bill gate lea esta serie y te premie. creo que si seria exelente una nueva serie sobre el origen y destino del universo, el espacio-tiempo, las dimensiones, agujeros de gusano etc con tu talento para escribir seria excelente. y luego puedes hacer un libro de astronomía en el que incluyas todo lo que has escrito sobre el universo.


De: diego
2011-07-04 06:05:38

me resulto muy interesante esta lectura, me gusta mucho saber como se comporta el universo que nos rodea, por otra parte aunque descabellado he imaginado que los agujeros negros son deformaciones en el espacio tiempo y que actuan como puente entre este y otros universos algo asi como los agujeros de gusano..... ademas me gustaria saber si es un hecho la existencia de los "agujeros blancos" tal vez estos sean el final de uno negro.


De: Godzi
2011-12-02 16:10:18

Se que el artículo es antiguo, pero: una duda que me asalta desde hace tiempo. ¿Sabemos si los agujeros negros "mueren"? Es decir, si un agujero negro puede dejar, por alguna razón (acumulación de masa, pérdida de energía, otras...), de ser un agujero negro. Si es así, ¿como?

Si no es así, el universo observable (entendido como lo que hay a "nuestro" lado del horizonte de sucesos) está "perdiendo" continuamente materia que nunca jamás va a ser observable, ¿no? Llevándolo al extremo; ¿acabará toda la materia del universo formando parte de agujeros negros?


De: Sergio B
2011-12-02 20:44:53

@Godzi existe algo llamado radiacion de hawking, asi que no es que deje de se un agujero negro, pero se va gastando


De: Juan Carlos
2012-05-04 15:59:46

http://es-us.noticias.yahoo.com/astr%C3%B3nomos-asisten-directo-almuerzo-estelar-agujero-negro-092057164.html


De: cbng
2012-09-06 19:57:32

hola


De: cbng
2012-09-06 20:14:34

tienes razon sergio b , segun mis estudios el cientifico stephen hawking dijo que los agujeros negros no eran eternos sino que sedesintegraban . Llego a esta supocision partiendode otra primeraporque los agujeros negros tienen entropìa.Por lo tanto tienen temperatura y esto a su vez tiene razòn sufuciente para que emitiera alguna radiación. :) :D


De: Erik
2012-11-08 21:30:36

Hola, ya sé que hace tiempo que escribiste esto, pero es que yo acabo de descubrir El Tamiz, y he decir que me encanta, por cierto.

Sobre los agujeros negros, hay algo que me corroe los sesos lentamente desde hace tiempo y no he podido encontrar una explicación. Kent ya ha comentado algo parecido en el comentario número 14. El caso es que, si no me equivoco, conforme a la relativididad general, el tiempo se debería congelar en el horizonte de sucesos. Es decir, si un observador externo en órbita fuera del horizonte de sucesos arrojara algo hacia el centro lo vería acercarse a dicho horizonte, pero nunca lo vería atravesar dicho horizonte porque justo ahí, para un observador externo, el tiempo se detiene.

Sin embargo, desde el punto de vista del objeto arrojado al agujero, el tiempo corre normalmente, de modo que sí llegaría a atravesar el horizonte de sucesos. Ahora bien, en el momento de atravesar dicho horizonte, en el resto del Universo habría pasado un tiempo infinito.

Así pues, si ambas cosas son ciertas, ¿por qué se habla de singularidad? Sí, desde el punto de vista de la estrella colapsándose sí se crearía una singularidad pero en el exterior del horizonte de sucesos tendría que pasar un tiempo infinito para que eso sucediera. ¿No es posible que el colapso se detenga, al menos desde nuestro punto de vista, justo cuando la estrella alcanza el radio de Schwarzschild y por ello no sea apropiado hablar de singularidad? O dicho de otra manera, ¿no sería más correcto decir que no existe ninguna singularidad puesto que no ha pasado un tiempo infinito desde el Big Bang y que el único modo de que se formen para un observador es que éste se tire de cabeza al agujero negro?

Muchas gracias y enhorabuena por tan soberbio trabajo.


De: Juan Carlos
2013-06-30 02:52:14

Pedro: perdona mi incultura, pero ¿cómo puede ser () que los agujeros negros se queden "dormidos" y que orbite materia a su alrededor sin caer siempre?


De: Pedro
2013-06-30 09:43:24

Juan Carlos, no es que estén dormidos: si la materia tiene suficiente velocidad orbital puede mantenerse girando a su alrededor lo mismo que la Tierra lo hace alrededor del Sol. Claro, la velocidad necesaria para orbitar alrededor de un agujero negro, incluso a una distancia considerable, es bastante mayor que alrededor de nuestra estrella, pero es posible hacerlo si no te acercas demasiado.


De: Bevender
2013-12-28 12:53

He visto feliz que existen los dos últimos vídeos, aunque no aparecían los enlaces en http://eltamiz.com/la-vida-privada-de-las-estrellas/

Muchas gracias!

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