Agujero negro – Qué es, clasificación, definición y concepto


Un agujero negro es una zona del espacio con materia de gran densidad. Debido a esa enorme condensación de la materia, cuenta con una gran fuerza de gravedad y produce una distorsión en el espacio-tiempo.

Debe considerarse que los agujeros negros no son agujeros ni están vacíos: por el contrario, contienen más materia en menos espacio que cualquier otro objeto o espacio astronómico. Su campo gravitacional resulta tan fuerte que la luz no logra escapar; asimismo, los agujeros negros atraen la materia que se encuentra en sus proximidades.

Los agujeros negros forman parte del objeto de estudio de la física cuántica.

Formación de un agujero negro

La formación de los agujeros negros está vinculada al estallido de las estrellas gigantes o masivas al llegar a su estadio final. Dicha explosión estelar es mencionada como supernova.

Hay que considerar que en las estrellas se producen reacciones de fusión nuclear, fundiéndose hidrógeno y helio en sus núcleos. Estos procesos llevan a que parte de su masa se convierta en energía y le dé su brillo característico.

Cuando el hidrógeno se acaba, la estrella muere, iniciándose el colapso de su núcleo. Dependiendo de su masa, la estrella puede convertirse entonces en una enana blanca o provocar un colapso gravitacional, generando la supernova que ocurre con las estrellas gigantes.

Los agujeros negros, en este marco, surgen por la condensación de los restos inertes de una estrella gigante. Dado que no existe una fuerza que frene la gravedad, el agujero negro se encoje hasta el volumen cero y se vuelve infinitamente denso. En ese punto, la luz de la estrella original no consigue salir de la fuerza gravitatoria.

Luego de una supernova, el núcleo estelar puede convertirse en un agujero negro o en una estrella de neutrones.

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El aporte de Albert Einstein

Albert Einstein realizó importantes aportes vinculados al entendimiento de los agujeros negros. El científico describió esta región espacial en sus ecuaciones de campo.

Estas ecuaciones de campo de Einstein, que forman parte de la teoría de la relatividad general, explican la gravedad como un efecto de la curvatura del espacio-tiempo, provocada a su vez por la energía y la materia.

De acuerdo a lo advertido por Einstein, esta curvatura del espacio-tiempo genera una singularidad espacio-temporal que queda rodeada por una superficie cerrada, denominada horizonte de sucesos (o evento de horizonte). Este horizonte de sucesos, en tanto, establece una separación entre la región en cuestión y el resto del universo; asimismo, hace que, al ingresar en él, las partículas no puedan salir. Einstein, de este modo, anticipó la existencia de los agujeros negros.

Alrededor de un agujero negro gira un disco de acreción, formado por polvo y gas.

La radiación y los agujeros negros

Como ya indicamos, la alta concentración de masa en un agujero negro da lugar a un campo gravitacional del cual ni las partículas ni la radiación consiguen salir. Sin embargo, los agujeros negros pueden emitir una clase de radiación, que fue conjeturada en los años ’70 por Stephen Hawking.

Conocida como radiación de Hawking, en teoría se produce en las proximidades del horizonte de sucesos del agujero negro. Se trata de un fenómeno cuántico que implicaría una reducción de la energía rotacional y de la masa de los agujeros negros, lo que supone que, si el agujero negro no consigue sumar masa a través de otro medio, terminará achicándose hasta desaparecer.

Clasificación según el tipo

Los agujeros negros pueden clasificarse de distinto modo. Según su momento angular y su carga, es posible distinguir entre el agujero negro de Kerr-Newman (tiene carga y gira), el agujero negro de Kerr (no posee carga pero realiza una rotación), el agujero negro de Reissner-Nordström (dispone de carga y no rota) y el agujero negro de Schwarzschild (carece de carga y no rota).

En cuanto a la masa, se diferencia entre el miniagujero negro (o microagujero negro), el agujero negro estelar, el agujero negro intermedio y el agujero negro supermasivo.

Asimismo hay que nombrar a otros tipos de agujeros negros que son hipotéticos. Un agujero negro primordial sería aquel cuya formación está vinculada a la densidad extrema que existió luego de la explosión detallada por la teoría del Big Bang, cuando se inició la expansión del universo, y no por el colapso estelar. Estos agujeros negros primordiales serían la materia oscura que hay en las galaxias.

Un agujero blanco, por otro lado, permitiría solucionar las ecuaciones de campo de Einstein, aunque debido a las condiciones que necesita se estima que su existencia no es posible. La diferencia con un agujero negro es que este tipo de región no absorbería la energía ni la materia, sino que permitiría su escape. Otra solución posible a las mencionadas ecuaciones recibe el nombre de agujero de gusano, una estructura con topología múltiplemente conexa que funcionaría como una especie de puente o túnel para desplazarse en el espacio y el tiempo.

Agujeros negros en la ficción

Mientras la astrofísica y la astronomía en general avanzan poco a poco con el conocimiento existente sobre los agujeros negros, estas regiones del cosmos suelen aparecer en el campo de la ficción.

Películas y series como “Interstellar”, “Star Trek” y “Doctor Who” han vinculado tramas a los agujeros negros, asociándolos a la posibilidad del viaje en el tiempo, a la teoría del multiverso e incluso a su creación artificial para emplearlos con fines destructivos.

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