10 datos sobre los agujeros negros que todos deberían saber

Los agujeros negros son quizás los más misteriosos.Objetos del universo. A menos que, por supuesto, en algún lugar de las profundidades las cosas no estén ocultas, cuya existencia no sabemos y no podemos saber, lo cual es improbable. Los agujeros negros son masa colosal y densidad, comprimidos en un punto de un radio pequeño. Las propiedades físicas de estos objetos son tan extrañas que obligan a los físicos y astrofísicos más sofisticados a confundirse. Sabina Hossfender, una física teórica, hizo una selección de diez datos sobre los agujeros negros que todos deberían saber.

¿Qué es un agujero negro?

La propiedad definitoria de un agujero negro es suhorizonte Este es el borde, superando lo que nada, ni siquiera la luz, puede devolver. Si un área separada se separa para siempre, estamos hablando de un "horizonte de eventos". Si solo se separa temporalmente, estamos hablando de un "horizonte visible". Pero este "temporalmente" también puede significar que el área estará separada mucho más tiempo que la edad actual del Universo. Si el horizonte de un agujero negro es temporal, pero de larga duración, la diferencia entre el primero y el segundo se difumina.

¿Qué tan grandes son los agujeros negros?

Puedes imaginar el horizonte de un agujero negro como una esfera.y su diámetro será directamente proporcional a la masa del agujero negro. Por lo tanto, cuanto más masa cae en un agujero negro, más grande se vuelve el agujero negro. Sin embargo, en comparación con los objetos estelares, los agujeros negros son pequeños, porque la masa se comprime en volúmenes muy pequeños bajo la influencia de una presión gravitatoria irresistible. El radio de masa del agujero negro del planeta Tierra, por ejemplo, es de unos pocos milímetros. Esto es 10,000,000,000 veces más pequeño que el radio presente de la Tierra.

El radio del agujero negro se llama radio de Schwarzschild en honor de Karl Schwarzschild, quien primero derivó los agujeros negros como una solución para la teoría general de la relatividad de Einstein.

¿Qué está pasando en el horizonte?

Cuando cruzas el horizonte, nada a tu alrededor.no pasa nada especial. Todo debido al principio de equivalencia de Einstein, del cual se deduce que es imposible encontrar la diferencia entre la aceleración en el espacio plano y el campo gravitatorio que crea la curvatura del espacio. Sin embargo, un observador lejos de un agujero negro, que está observando cómo cae otra persona, notará que una persona se moverá cada vez más lentamente, acercándose al horizonte. Como si el tiempo cerca del horizonte de evento se mueve más lentamente que lejos del horizonte. Sin embargo, pasará algo de tiempo y el observador que cae en el agujero cruzará el horizonte de eventos y estará dentro del radio de Schwarzschild.

Lo que vives en el horizonte depende deFuerzas de marea del campo gravitatorio. Las fuerzas de marea en el horizonte son inversamente proporcionales al cuadrado de la masa del agujero negro. Esto significa que cuanto más grande y masivo sea el agujero negro, menor será la potencia. Y si solo el agujero negro es lo suficientemente masivo, puede superar el horizonte antes de darse cuenta de que algo está sucediendo. El efecto de estas fuerzas de marea te estirará: el término técnico que los físicos usan para hacer esto se llama "espaguetización".

En los primeros días de la teoría general de la relatividad, se creía que existía una singularidad en el horizonte, pero este no era el caso.

¿Qué hay dentro de un agujero negro?

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Nadie lo sabe a ciencia cierta, pero definitivamente no es un libro.estante La teoría general de la relatividad predice que hay una singularidad en un agujero negro, un lugar donde las fuerzas de marea se vuelven infinitamente grandes, y tan pronto como superas el horizonte de eventos, ya no puedes ir a ninguna parte excepto en singularidad. En consecuencia, es mejor no usar GR en estos lugares, simplemente no funciona. Para decir lo que sucede dentro de un agujero negro, necesitamos una teoría de la gravedad cuántica. Generalmente se reconoce que esta teoría reemplazará la singularidad con otra cosa.

¿Cómo se forman los agujeros negros?

Actualmente conocemos cuatro diferentes.Formas de formar agujeros negros. Entendemos mejor el colapso estelar. Una estrella suficientemente grande forma un agujero negro después de que cesa su síntesis nuclear, porque se sintetizó todo lo que ya podía sintetizarse. Cuando la presión creada por la síntesis cesa, la sustancia comienza a caer a su propio centro de gravedad, haciéndose más densa. Al final, está tan compacto que nada puede superar el efecto gravitatorio en la superficie de la estrella: así es como nace un agujero negro. Estos agujeros negros se llaman "agujeros negros de la masa solar" y son los más comunes.

El siguiente tipo común de agujeros negros.son "agujeros negros supermasivos", que se pueden encontrar en los centros de muchas galaxias y que tienen masas aproximadamente mil millones de veces más grandes que los agujeros negros de masa solar. Todavía no se sabe exactamente cómo se forman. Se cree que una vez que comenzaron como agujeros negros de masa solar, los centros galácticos densamente poblados absorbieron muchas otras estrellas y crecieron. Sin embargo, parecen absorber la materia más rápido de lo que sugiere esta simple idea, y la forma en que lo hacen sigue siendo objeto de investigación.

Las ideas más controvertidas son los agujeros negros primarios,que podría estar formado por casi cualquier masa en grandes fluctuaciones de densidad en el Universo temprano. Aunque es posible, es bastante difícil encontrar un modelo que los produzca sin crear una cantidad excesiva de ellos.

Finalmente, hay una idea muy especulativa de queEn el Gran Colisionador de Hadrones, pueden formarse pequeños agujeros negros con masas cercanas a la masa del bosón de Higgs. Esto solo funciona si nuestro universo tiene dimensiones adicionales. Si bien no hubo evidencia a favor de esta teoría.

¿Cómo sabemos que existen los agujeros negros?

Tenemos mucha evidencia observacional.La existencia de objetos compactos con grandes masas que no emiten luz. Estos objetos se imponen a la atracción gravitatoria, por ejemplo, debido al movimiento de otras estrellas o nubes de gas a su alrededor. También crean lentes gravitacionales. Sabemos que estos objetos no tienen una superficie sólida. Esto se deduce de las observaciones, porque una sustancia que cae sobre un objeto con una superficie debe emitir más partículas que una sustancia que cae a través de un horizonte.

¿Por qué dijo Hawking el año pasado que los agujeros negros no existen?

Quiso decir que los agujeros negros no tienen un horizonte eterno de eventos, sino solo un horizonte temporal aparente (ver punto uno). En sentido estricto, solo el horizonte de eventos se considera un agujero negro.

¿Cómo emiten radiación los agujeros negros?

Los agujeros negros emiten radiación por cuántica.efectos Es importante tener en cuenta que estos son los efectos cuánticos de la materia y no los efectos cuánticos de la gravedad. El espacio-tiempo dinámico de un agujero negro colapsado cambia la definición misma de una partícula. Al igual que el paso del tiempo, que está distorsionado al lado de un agujero negro, el concepto de partículas es demasiado dependiente del observador. En particular, cuando un observador que cae en un agujero negro piensa que está cayendo en un vacío, el observador que está lejos del agujero negro piensa que esto no es un vacío, sino un espacio lleno de partículas. Es el estiramiento del espacio-tiempo lo que causa este efecto.

Primero descubierto por Stephen Hawking,La radiación emitida por un agujero negro se llama radiación de Hawking. Esta radiación tiene una temperatura inversamente proporcional a la masa del agujero negro: cuanto más pequeño es el agujero negro, mayor es la temperatura. En los agujeros negros estelares y supermasivos que conocemos, la temperatura está muy por debajo de la temperatura de fondo del microondas y, por lo tanto, no se observa.

¿Qué es la paradoja de la información?

La paradoja de la pérdida de información se debe a la radiación.Hawking Esta radiación es puramente térmica, es decir, por casualidad, y de ciertas propiedades solo tiene temperatura. La radiación en sí no contiene ninguna información sobre cómo se formó el agujero negro. Pero cuando un agujero negro emite radiación, pierde masa y se contrae. Todo esto es completamente independiente de la sustancia que se ha convertido en parte del agujero negro o del cual se formó. Resulta que, al saber solo el estado final de evaporación no se puede decir, de donde se formó un agujero negro. Este proceso es "irreversible", y el problema es que no existe tal proceso en la mecánica cuántica.

Resulta que la evaporación de un agujero negro es incompatible conLa teoría cuántica, conocida por nosotros, y con esta necesidad de hacer algo. De alguna manera eliminar las inconsistencias. La mayoría de los físicos creen que la solución es que la radiación de Hawking debe contener información.

¿Qué ofrece Hawking para resolver la paradoja de la información de un agujero negro?

La idea es que los agujeros negros deberían tener.una forma de almacenar información que aún no ha sido aceptada. La información se almacena en el horizonte de un agujero negro y puede causar un pequeño desplazamiento de partículas en la radiación de Hawking. En estas pequeñas compensaciones puede haber información sobre la materia que ha caído en ella. Los detalles exactos de este proceso no están definidos actualmente. Los científicos esperan un artículo técnico más detallado de Stephen Hawking, Malcolm Perry y Andrew Strominger. Dicen que aparecerá a finales de septiembre.

Por el momento estamos seguros que los agujeros negros.existen, sabemos dónde están, cómo se forman y qué serán al final. Pero los detalles de dónde va la información que llega a ellos aún representan uno de los misterios más grandes del Universo.