Dentro de un agujero negro

Todo el mundo ha oído hablar de los agujeros negros, pero solo un pequeño porcentaje de las personas sabe realmente qué son y qué puede encontrarse uno en su interior. Existen algunas teorías que aseguran que se tratan de portales a otros universos, y otras que predicen que nunca podríamos acercarnos a su horizonte de sucesos. ¿Qué es lo que hay dentro de un agujero negro? Sigue leyendo.

A pesar de que en su nombre figura la palabra “agujero”, en realidad este tipo de objeto espacial no es un hueco, al menos no como lo concebimos en nuestro espacio normal. La teoría de la relatividad general enunciada por Albert Einstein en 1915 predijo la existencia de los agujeros negros por primera vez. En ese trabajo, Einstein propuso un modelo en el que la propia geometría del espacio-tiempo es afectada por la presencia de la materia. Es decir,  predice que el espacio-tiempo se curvará en presencia de materia y que dicha curvatura será percibida por un observador como un campo gravitatorio, ya que dicha deformación espacial afectará la trayectoria de los cuerpos en movimiento y la trayectoria de la luz.

Como ya sabes, esa teoría ha sido debidamente corroborada por otros físicos, e incluso se han obtenido muchas pruebas de que es perfectamente válida. Se ha demostrado, por ejemplo, que los relojes situados en condiciones de gravedad elevada marcan el tiempo más lentamente que relojes situados en un entorno sin gravedad. Esto se logró utilizando relojes atómicos (como los del Sistema de Posicionamiento Global), situados sobre la superficie terrestre y en órbita. También diferentes pruebas realizadas con sondas planetarias viajando a gran velocidad han dado valores muy cercanos a los predichos por la relatividad general. Pero el hecho de que la masa pudiese deformar el universo hizo que rápidamente muchos científicos imaginaran lo que pasaría si la cantidad de masa en cuestión fuese lo suficientemente importante como para deformar el universo de tal manera que ni siquiera la luz pudiese “escapar” de su influencia. El resultado fueron los agujeros negros.

Un agujero negro es –básicamente- una región del espacio-tiempo con una gran concentración de masa muy densa, que origina un campo gravitatorio lo suficientemente  grande como para que ninguna partícula material -ni siquiera los fotones de luz– puedan escapar de ella. La curvatura del espacio-tiempo genera lo que los físicos llaman una “singularidad”, es decir, un punto del universo en el que las leyes físicas convencionales dejan de tener sentido y no pueden aplicarse. Un observador no puede mirar directamente una singularidad, ya que se encuentra rodeada por una superficie cerrada llamada “horizonte de sucesos” o “radio de Schwarzschild”. Este horizonte de sucesos separa la región de agujero negro del resto del Universo, convirtiéndose en una especie de frontera que ninguna partícula puede atravesar. Obviamente, si la luz no puede salir de un agujero negro, no tenemos forma de obtener información de lo que ocurre detrás de su horizonte de sucesos.

El término “agujero negro” quizás no sea demasiado afortunado, porque invita a hacerse la idea de una “perforación”, una región del espacio en la que no hay nada, y en realidad se trata de lo contrario: no podemos ver nada porque justamente es una zona con una enorme concentración de masa, de una densidad tal que es difícil de imaginar. Si tenemos en cuenta ese punto, muchas ideas, generalmente expresadas en novelas o películas, en las que se “atraviesa” un agujero negro para aparecer del otro lado (dondequiera que ese “otro lado” esté) dejan de parecer posibles. Puedes pensar en un agujero negro como si fuese una esfera de materia enormemente densa, que atrae a todo lo que lo rodea. También hay que tener presente que el tiempo es deformado por la presencia de ese campo gravitatorio intenso.

Por supuesto, los físicos pueden elaborar modelos matemáticos que intentan explicar qué es lo que ocurre dentro de estas extrañas regiones del universo. No se trata de un mero ejercicio intelectual, ya que esta debidamente comprobado que los agujeros negros existen, y que en el centro de la mayoría de las galaxias, entre ellas la Vía Láctea, hay agujeros negros supermasivos. La existencia de agujeros negros está apoyada en observaciones astronómicas, en especial a través de la emisión de rayos X por estrellas binarias y galaxias activas. La pregunta del millón es, por supuesto, qué ocurre dentro de uno de estos objetos.

Imaginemos un viajero espacial que se dirige en caída libre hacia un agujero negro. Si lo estamos mirando desde una distancia segura, por medio de un telescopio especial que nos permite observar  semejante evento, veremos que nuestro viajero no alcanza nunca el radio de Schwarzschild -el horizonte de eventos- debido a que la dilación temporal aumenta a medida que se acerca a esa “frontera”, convirtiéndose en infinita en el borde mismo del horizonte de eventos. El astrónomo vería que el astronauta se acerca al borde cada vez más lentamente hasta detenerse, y su luz (imaginemos que emite una) sería cada vez más roja y tenue, ya que nos llega menos luz de él y su espectro se “corre” hacia el infrarrojo. En el momento que llegase al borde (teóricamente nunca, ya que habría que esperar infinitos años) ya no lo veríamos. Obviamente, las cosas cambian desde el punto de vista del viajero.

Según Einstein, todo es relativo, incluso los resultados de nuestras mediciones. La única excepción a esa regla es, por supuesto, la velocidad de la luz. Esto hace que las cosas sean bastante distintas desde el punto de vista de nuestro astronauta. Andrew Hamilton y Gavin Polhemus, dos científicos de la Universidad de Colorado, escribieron Black Hole Flight Simulator, un software capaz de aplicar las ecuaciones de Einstein para “mostrar” qué es lo que ocurre desde el punto de vista de este observador imaginario. En su modelo, el agujero negro tiene una masa equivalente a cinco millones de veces la de nuestro Sol. Eso es más o menos el tamaño estimado del que se encuentra en el centro de nuestra galaxia. A medida que el astronauta se acerca al radio de Schwarzschild, el universo comienza a deformarse ante sus ojos. La luz de las estrellas ubicuas “detrás” del agujero desaparece, y las que están a su alrededor con “torcidas” por la gravedad del agujero negro, formando una imagen similar a un tubo por el que se desplaza el observador.

Hamilton y Polhemus utilizan en su Black Hole Flight Simulator una cuadrícula de color rojo en el horizonte para ayudarnos a visualizar la forma en que el universo se deforma. Obviamente, como el campo visible para el astronauta es esférico y tu monitor es plano (al menos por ahora), hay dos círculos en la cuadricula representando los polos norte y sur del agujero negro. Ya sobre el borde del horizonte de sucesos, las cosas se comienzan a volver realmente extrañas. Tan cerca del centro del agujero negro que se encuentra en el centro del radio de Schwarzschild se experimentan poderosas fuerzas de marea. Suponiendo que te aproximas con los pies hacia delante, la fuerza de gravedad en tu cabeza seria mucho más débil que en tus pies. No solo te transformarías en una especie de spaghetti, sino que la luz a tu alrededor cambiaría de color. Por encima de tu cabeza todo se haría más rojo, y a tus pies el universo viraría al azul. En un momento determinado, de todo el universo solo podrías ver un anillo horizontal a la altura de tus ojos.

Cuando un observador externo al radio de Schwarzschild observa el horizonte de un agujero negro”, dice Hamilton, “en realidad observa la emisión del horizonte. Cuando alguien cae a través del horizonte de eventos, no atraviesa la emisión del horizonte; en lugar de esto, pasaran a través de la entrada al mismo, la cual es invisible para ellos hasta que no lo traspasa. Una vez dentro del horizonte ve tanto la emisión como la entrada del horizonte”.

Actualmente no tenemos forma de comprobar –y quizás nunca la tengamos- si lo que muestra el Black Hole Flight Simulator es real. Va a ser difícil encontrar un voluntario para emprender semejante aventura, y mas difícil aún sería lograr enviar datos desde dentro del agujero negro. Pero hay algo que es cierto: se trata de una excitante aventura que alguna vez la humanidad emprenderá. Nuestros descendientes podrán finalmente decir si los modelos de Hamilton y Polhemus eran o no exactos. Mientras tanto, solo podemos imaginarlo.

Deja tu voto

-1 puntos
Upvote Downvote

Total votes: 1

Upvotes: 0

Upvotes percentage: 0.000000%

Downvotes: 1

Downvotes percentage: 100.000000%

Ariel Palazzesi

47 Comments

Deja una respuesta
    • aun no he leido el articulo, pero su nombre viene de que no dejan escapar ni la luz, por lo tanto no podriamos ver las imagenes que captara la camara

    • Ningun tipo de particulas puede escapar luego de haber pasado el horizonte de sucesos, además la cámara deberia tener masa CERO para no ser destrozada en el momento de tocar el horizonte de sucesos (por lo que allí explican, la diferencia de fuerzas de gravedad entre la parte que esta mas cerca del agujero y la que esta mas lejos, seria muy grande)…
      Es imposible, al menos teoricamente (y si lo es teoricamente, imagina en la practica)

  1. me encantan los articulos de Ariel, pero te centras mucho en que son muy densos, y la densidad de un agujero negro puede ser menor que la del agua, se pueden echar calculos, pero se puede ver facilmente si pensamos que la masa aumenta con el volumen (potencia cubica de la distancia) y la gravedad disminuye con la distancia al cuadrado, siempre aumentando el tamaño se consigue con cierta densidad un agujero negro

    • Al contrario, una de las condiciones básicas de un agujero negro es su densidad que tiende al infinito. Podríamos hablar de la cantidad de masas solares que tiene, pero la densidad es infinita porque de hecho el agujero negro no es una gran hueco en el espacio. El verdadero agujero negro es tan sólo un punto. Es por ello que dicen que la forma de crear un agujero negro en miniatura en el HLC sería comprimiendo un átomo hasta alcanzar esa densidad infinita, sus electrones, protones y neutrones se juntarían y se volvería como una estrella de neutrones, y luego habría que comprimirlo más aún, y así se crearía un horizonte de eventos donde no se podría "ver" el átomo en el interior.

      Por supuesto imagina la energía necesaria para comprimir, aunque sea un átomo, hasta conseguir una densidad que tienda al infinito. De allí muchos no creen capaz al HLC de lograrlo, ya que para lograrlo la naturaleza necesita de unas cuantas veces la masa del sol comprimidas en un mísero punto.

      Simplemente Fascinante.

      Un saludo

      • lo siento, pero esa es la idea habitual (y erronea) que tenemos de agujero negro
        los hay que cumplen esas condiciones, pero agujero negro como tal solo es todo "astro" que tiene un radio de Schwarzschild, es decir, que no deja escapar la luz a partir de un horizonte de sucesos

        para los incredulos (y con pocas ganas de hacer calculos) dejo aqui la demostracion para que la mireis o la useis si quereis o la rebatais si encontrais algun fallo:
        http://img529.imageshack.us/img529/4007/agujerosnegros.jpg

    • Guao Trivi, algo nuevo que no sabía.

      La verdad sólo soy entusiasta, leo mucho sobre el tema, pero a las formulas las paso por encima. Además tu primera explicación no la entendí mucho. Sin embargo investigué un poco por la red, y tienes razón, existen agujeros negros supermasivos de densidad inferior al agua (tomando como tamaño del agujero negro al horizonte de eventos) este caso se da en los agujeros negros supermasivos, tienen tanta, pero tanta masa, que el horizonte de sucesos a crecido mucho, imagino una singularidad en el centro (una singularidad si tiene densidad infinita) rodeada por el horizonte de eventos más alejado y con espacio vacío en el medio. También tienen la particularidad que las fuerzas de marea en el horizonte no son tan fuertes como en un agujero negro menor.

      Chequea esta dirección http://es.wikipedia.org/wiki/Agujero_negro_supermasivo

      Otra cosa, pensando en el artículo llegué a la conclusión que como el tiempo se detiene al llegar al horizonte de eventos, entonces en un agujero negro no podría crearse la singularidad porque la materia estaría como "congelada en el tiempo", y no se seguiría comprimiendo, pero parece que no es así. Parece que el tiempo sólo deja de existir en la singularidad, no en el horizonte de eventos, entonces si que veríamos a un astronauta atravesar el horizonte.

      Increíble también la posibilidad de una singularidad desnuda, osea sin horizonte de eventos.

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

      Su Saludo

  2. Creo que las teorías expuestas son falsas pero no doy la culpa al escritor del articulo. El narra bien como se cree que es un agujero negro, pero por desgracia solo es eso, como se cree que es i no como es. En el futuro quizás algún día descubramos la verdad.

  3. ¡Excelente material!, me pregunto si por alguna razon nuestro universo de por si esta contenido en un super hiper mega agujero negro, y hemos estado habitando uno por millones de años y mas aun si nuestro espacio tiempo es diferente a otros "universos negros" y la manera de llegar a ellos es atraves de los agujeros negros "miniaturas" como por ejemplo el que existe en nuestra galaxia.

  4. Me gustó mucho el articulo… me atrae mucho el tema de los agujeros negros. Por cierto si no entendí mal, los agujeros no son agujeros… y entonces bueno, el nombre como que ya la jode… y después en lo referente a la nota… si no son agujeros por qué ponen un video (creo que el primero) donde se ve un hueco???
    Bueno. Un saludo.

    p.d.: existe alguna cultura que se relacionara de otra manera… donde la noción de espacio o tiempo no sea válida… o que se cuestione. No me refiero a algo religioso. O hay algún "escritor" que cuestione estos conceptos??? son el edificio no???

  5. esto es grandioso, debi dedicarme a la astronomia o a la fisica nosecuantica, la verdad es que no entendí nada de las explicaciones escritas (sobre lo del observador y la deformacion del espacio tiempo etc) pero me encantaria entenderlo, por eso siempre me animo a leer este tipo de articulos.
    gracias neoteo

  6. guau muy interesante…. no me las voy a dar de que soy el que lo comprendo todo como trivi, voy a ser sincero y tengo que admitir que no todo lo entendi, aun asi es bastante interesante leer este tipo de articulos

    • lo siento si quedo de prepotente (que admito que puedo serlo), pero de verdad te digo que no es la primera vez que hago los calculos, que los hice hace un par de años cuando no acababa de creerme lo que me decia la profesora
      como veras yo pensaba tambien que debian ser muy densos

      asi mismo no lo entiendo todo, no he hablado de la vision de como cae alguien en el agujero negro porque aun no se relatividad general

  7. tenia el mismo conocimiento que mtqhatos o al menos la misma interpretacion. Es decir… si tenemos la masa de 5 millones de soles en un pequeño volumen (al menos en relacion al volumen de 5 millones de soles) la densitad deberia tender al infinito. No me queda claro como puede ser la densidad igual a 1 como dice trivi. Y no digo que no tenga razon… quizas la tenga. yo tenia otra interpretacion.

    • gracias, ahora que alguien piensa que puede ser asi me voy a explicar:
      estamos acostumbrados a ver los agujeros negros como el residuo de una explosion de supernova (muerte de una estrella supermasiva), estos si se producen debido a su gran densidad
      ahora tenemos por ejemplo el centro de la galaxia (la nuestra para no irnos "lejos"), donde hay una gran cantidad de estrellas, independientes entre si, pero como hay muchas "muy juntas" se consigue una densidad promedio lo suficientemente alta para que aparezca un agujero negro de un tamaño gigantesco (la densidad en realidad no es muy alta, pero como el radio es gigantesco no nos hace falta tanta densidad)

      ahora hay otras preguntas que veo interesantes, y que personalmente veo interesantes, pero siendo las cosas asi… ¿las estructuras pueden seguir existiendo dentro del agujero negro? me refiero a que haya estrellas de diferentes tipos, que haya atomos y moleculas, en principio no es contradictorio, no hay problema en que asi sea…

      saludos

  8. Pero nunca se trata el tema de que pueden ser "agujeros de gusano" aunque corrobora en que se necesita mucha energia para separar el espacio-tiempo.

    Que onda? te chutas un mega post para abarcar tocho? xD

    El video deja picado, al final se siente mucho vertigo el de viaje al bujero negro

  9. SOLUS IPSUM los AN solo existenm en la abstraccion de la mente human son su realidad puramente imaginaria. en tal sentido son tan reales como un ensueño y tan improbables como la existencia de un dios exterior. todo esta rodeado de una delicada membrana de trama neurnal en la ual seproducen estas inferencias conjeturales

  10. ¿Según Einstein, todo es relativo?, ¡falso!
    No todo es relativo; si todo fuese relativo nada sería relativo al todo.
    La relatividad pese a su nombre, trata de evitar cualquier medida relativa que se pueda presentar; es por eso que la mayoria de eventos se describen mediante, cuadri-vectores especificos y el seudo-producto interno del espacio de Mikonsky, todas magnitudes absolutas.

  11. Un agujero negro es una bola negra invisible que al acercarte te desintegra y el dolor te dura una eternidad ya que te vas deshaciendo de a poquitos…. y terminas formando parte de esta materia extraña… ni loco me acerco y si me veo en curos me suicido…

  12. 10 punto el post estos temas me encantan ya que al ser un tema sin un concepto especifico, hay muchas concluciones de como es o como funciona un aujero negro,
    Un abrazo

  13. Hola a todos,

    Queria rectificar el comentario que dice que la densidad puede ser 1; eso no es cierto, lo puedo asegurar y los cálculos que se muestran son incorrectos porque no aplican las fórmulas con ningún sentido, simplemente iguala cosas sin razón. Simplemente debemos pensar que la aceleración de la gravedad debe sera tal como para atrapar la luz y no dejarla escapar, considerando esto y la fórmula de la aceleración de la gravedad que es directamente proporcional a la masa y inversamente proporcional al radio nos podemos dar cuenta que la relación entre masa y radio debe exceder de un límite concreto, si no no se puede producir un agujero negro y esta misma relación esta relacionada con la densidad que debe tener un valor mayor a uno determinado, no puede ser inferior a ese valor y por lo tanto no puede ser 1. Solo era para clarar este hecho.

    • me alegra ver tu respuesta, sobretodo porque ya no noto que hice los calculos para nada

      te voy a dar la razon en que al principio igualo cosas (energias) "sin razon", porque al ser un caso relativista deberia usar energias igualmente relativistas, el caso es que puedes mirar en la wikipedia si quieres el radio de schwarzschild y sale lo mismo, a partir de ahi la unica hipotesis que hago es la de densidad constante

      una pega a tu razonamiento, si hablas de aceleraciones que produce la gravedad su crecimiento es con la masa (se puede trabajar con el centro de masas) y su dependencia con la distancia (que no el radio) es inversa con el cuadrado de la distancia

      a que aplico formulas sin sentido no se contestar, porque no se a que te refieres

      PD: para ir zanjando un poco el tema, solo decir que cuando hice mencion de la profesora que me lo dijo (ante mi incredulidad), me referia a la profesora de introduccion a la astrofisica de la carrera de fisica (esto no da mas fuerza a mis argumentos, pero yo considero que debe saber mas que los que discutimos aqui, al menos que yo)

  14. En un futuro, no muy lejano, sabremos que:
    Los agujeros negros no son eternos.
    Todos los agujeros negros explotan.
    Las explosiones cósmicas hacen parte del proceso cíclico del reciclaje energético: la gravedad concentra masa y las explosiones la dispersan e impulsan los movimientos inerciales y orbitales.
    Las explosiones de rayos gama son también consecuencia de las explosiones de agujeros negros.
    No existen realidades ni universos paralelos.
    La realidad existe independientemente del sujeto-observador.
    Las partículas elementales vibran dentro y fuera de los átomos o giran alrededor del núcleo atómico como los electrones, y cuando salen del átomo se desplazan con un movimiento compuesto, que combina de un lado su vibración o giro con su desplazamiento lineal, lo que da como resultado un movimiento ondulatorio, (es como estirar una espiral).
    El universo crece a la velocidad de la luz.
    La energía materia se reproduce.
    La energía se crea y se recicla.
    El tiempo es eterno.
    El tiempo y el espacio son distintos.
    No existen sino tres dimensiones espaciales.
    El espacio es infinito, tridimensional e indeformable.
    La energía oscura es la materia prima de la materia visible.
    No existe la energía oscura.
    El universo se expande aceleradamente porque gira sobre si mismo.
    La expansión acelerada del Universo deja sin piso las creencias en el Big-bang.
    El fondo cósmico de microondas no es el eco del big-bang sino la energía degradada.
    El Universo es mucho más grande de lo que siempre se ha creído.
    El universo visible por nosotros es solo una parte del universo que emite radiaciones electromagnéticas.
    Solo podemos detectar la radiación electromagnética que viene hacia nosotros, ya sea en forma directa o reflejada, y la cual es emitida por la materia conocida y nunca podremos tener información de la emisiones restantes, de las que viajan en sentido contrario, alejándose de nosotros a la velocidad de la luz y que también son universo, pero es esa gran parte del universo, de la que nunca podremos saber nada. Las emisiones electromagnéticas de la materia conocida se irradian tridimensionalmente por el espacio tridimensional e infinito.
    No habrá ni muertes térmicas ni desgarres.
    La velocidad de la luz no es constante ni en el vacio.
    Ver artículo completo:
    http://www.articuloz.com/ciencia-articulos/teoria-optimista-sobre-el-universo-1044310.html
    martinjaramilloperez@gmail.com

  15. Toda la información suministrada considero es muy interesante; sin embargo siempre he mantenido la duda de porque no pensar que nosotros o nuestro universo esta ubicado dentro de un agujero negro y lo que no podemos ver más bien es la parte externa del agujero. No se que opinan en relación a mi comentario. Gracias

  16. Los núcleos estelares son agujeros negros.
    Los agujeros negros demuestran que la velocidad de la luz no es constante ni en el vacío.
    Si el espacio-tiempo de Einstein existiera no habría vacío ni la falta de fricción que hace posible los movimientos orbitales.
    El Universo crece.
    Estos son conceptos del libro: "Teoría sobre el Universo" Quieres tenerlo? Te lo obsequio. solicítalo a: martinjaramilloperez@gmail.com

  17. noo maaakayu asta que se fregados ay dentro de un hoOoyoOo negro innpreecionante jaja yo creeia que era como los tundrecaths viajavas a las dimenciones desconocidas {{wOoOoOoRaAaLeEs}} en ese punto no existe nada de nada y nada tiene sentido pero wUeNo eLlOs sOn LoS ExXxPeRtOS

  18. si la verdad rre bueno fue ver el,Tema del agujer negro
    a mi me encanta estudiar, sobre los planetas todo eso me rre encanta

  19. muy buen articulo pero m ubira gustado q ubieran puesto q hay adentro del agujero negro no se si benia y no m dicuenta pero de todos modos estubo bien

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

Este sitio usa Akismet para reducir el spam. Aprende cómo se procesan los datos de tus comentarios.