Cuál es el Significado de Agujero Negro - Concepto, Definición, Qué es Agujero Negro

Definición de Agujero Negro



1. Significado de Agujero Negro

Un agujero negro u hoyo negro es una región finita del espacio en cuyo interior existe una concentración de masa lo suficientemente elevada para generar un campo gravitatorio tal que ninguna partícula material, ni siquiera la luz, puede escapar de ella. Sin embargo, los agujeros negros pueden ser capaces de emitir radiación, lo cual fue conjeturado por Stephen Hawking en los años 1970. La radiación emitida por agujeros negros como Cygnus X-1 no procede sin embargo del propio agujero negro sino de su disco de acrección .
La gravedad de un agujero negro, o «curvatura del espacio-tiempo», provoca una singularidad envuelta por una superficie cerrada, llamada horizonte de sucesos. Esto es previsto por las ecuaciones de campo de Einstein. El horizonte de sucesos separa la región del agujero negro del resto del universo y es la superficie límite del espacio a partir de la cual ninguna partícula puede salir, incluyendo los fotones. Dicha curvatura es estudiada por la relatividad general, la que predijo la existencia de los agujeros negros y fue su primer indicio. En los años 70, Hawking, Ellis y Penrose demostraron varios teoremas importantes sobre la ocurrencia y geometría de los agujeros negros. Previamente, en 1963, Roy Kerr había demostrado que en un espacio-tiempo de cuatro dimensiones todos los agujeros negros debían tener una geometría cuasi-esférica determinada por tres parámetros: su masa M, su carga eléctrica total e y su momento angular L.
Se conjetura que en el centro de la mayoría de las galaxias, entre ellas la Vía Láctea, hay agujeros negros supermasivos.5 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.


2. Definición de Agujero Negro

El concepto de agujero negro dispone de un empleo recurrente en el ámbito de la Astronomía y se emplea para designar a aquella región perteneciente al espacio, de características finitas y en la cual, en su interior, se concentra una masa elevada, capaz de generar un campo de gravedad en el cual ninguna partícula de índole material, incluyendo a la luz, podrán escaparse de ella.
El campo gravitacional es un tipo de campo en el que se ven representadas las fuerzas de la gravedad. Cabe destacarse que esta región es capaz de emitir radiaciones.
La mencionada gravedad genera una cuestión muy particular que se conoce como horizonte de sucesos. El horizonte de sucesos, también conocido como horizonte de eventos, consiste en una híper superficie de frontera de espacio y tiempo en la cual los eventos que se suceden a un costado de ella no podrán jamás afectar a un observador que se encuentre del lado contrario.
El físico y científico británico Stephen William Hawking fue uno de los que más ha aportado al respecto de esta cuestión de la singularidad espaciotemporal y asimismo fue el primero en hablar de la emisión de radiación en el agujero negro. Incluso, ha escrito un libro, que se editó en el año 1988, Historia del Tiempo: del Big Bang a los agujeros negros, que justamente aborda con minuciosidad el tema de la formación de los agujeros negros. Por caso, quien quiera conocer más en detalle este tema puede recurrir a este texto.
De acuerdo a los estudios realizados por Hawking y otros científicos, se cree que en buena parte de las galaxias, incluyéndose a la Vía Láctea, existen agujeros negros.
Mientras tanto, en cuanto a su procedencia, se considera que el agujero negro es el resultado de un colapso gravitacional que se inicia tras la muerte o exitinción de la energía, de una gigante roja, tal como se designa a una estrella de una enorme masa.
Tras millones de años de vida la fuerza gravitacional de esta enorme estrella ejercerá mucha fuerza sobre sí que provocará una masa muy concentrada y devendrá en una enana blanca, tal como se denomina al cuerpo que agota su energía. En tanto, en esta fase es posible el colapso y que esta enana se transforme en el mencionado agujero negro.

3. Concepto de Agujero Negro

¿Qué es un agujero negro?
Para entender lo que es un agujero negro empecemos por una estrella como el Sol. El Sol tiene un diámetro de 1.390.000 kilómetros y una masa 330.000 veces superior a la de la Tierra. Teniendo en cuenta esa masa y la distancia de la superficie al centro se demuestra que cualquier objeto colocado sobre la superficie del Sol estaría sometido a una atracción gravitatoria 28 veces superior a la gravedad terrestre en la superficie.

Una estrella corriente conserva su tamaño normal gracias al equilibrio entre una altísima temperatura central, que tiende a expandir la sustancia estelar, y la gigantesca atracción gravitatoria, que tiende a contraerla y estrujarla.

Si en un momento dado la temperatura interna desciende, la gravitación se hará dueña de la situación. La estrella comienza a contraerse y a lo largo de ese proceso la estructura atómica del interior se desintegra. En lugar de átomos habrá ahora electrones, protones y neutrones sueltos. La estrella sigue contrayéndose hasta el momento en que la repulsión mutua de los electrones contrarresta cualquier contracción ulterior.

La estrella es ahora una «enana blanca». Si una estrella como el Sol sufriera este colapso que conduce al estado de enana blanca, toda su masa quedaría reducida a una esfera de unos 16.000 kilómetros de diámetro, y su gravedad superficial (con la misma masa pero a una distancia mucho menor del centro) sería 210.000 veces superior a la de la Tierra.

En determinadas condiciones la atracción gravitatoria se hace demasiado fuerte para ser contrarrestada por la repulsión electrónica. La estrella se contrae de nuevo, obligando a los electrones y protones a combinarse para formar neutrones y forzando también a estos últimos a apelotonarse en estrecho contacto. La estructura neutrónica contrarresta entonces cualquier ulterior contracción y lo que tenemos es una «estrella de neutrones», que podría albergar toda la masa de nuestro sol en una esfera de sólo 16 kilómetros de diámetro. La gravedad superficial sería 210.000.000.000 veces superior a la que tenemos en la Tierra.

En ciertas condiciones, la gravitación puede superar incluso la resistencia de la estructura neutrónica. En ese caso ya no hay nada que pueda oponerse al colapso. La estrella puede contraerse hasta un volumen cero y la gravedad superficial aumentar hacia el infinito.

Según la teoría de la relatividad, la luz emitida por una estrella pierde algo de su energía al avanzar contra el campo gravitatorio de la estrella. Cuanto más intenso es el campo, tanto mayor es la pérdida de energía, lo cual ha sido comprobado experimentalmente en el espacio y en el laboratorio.
La luz emitida por una estrella ordinaria como el Sol pierde muy poca energía. La emitida por una enana blanca, algo más; y la emitida por una estrella de neutrones aún más. A lo largo del proceso de colapso de la estrella de neutrones llega un momento en que la luz que emana de la superficie pierde toda su energía y no puede escapar.

Un objeto sometido a una compresión mayor que la de las estrellas de neutrones tendría un campo gravitatorio tan intenso, que cualquier cosa que se aproximara a él quedaría atrapada y no podría volver a salir. Es como si el objeto atrapado hubiera caído en un agujero infinitamente hondo y no cesase nunca de caer. Y como ni siquiera la luz puede escapar, el objeto comprimido será negro. Literalmente, un «agujero negro».

Hoy día los astrónomos están encontrando pruebas de la existencia de agujeros negros en distintos lugares del universo.