Un agujero negro es una región
del espacio-tiempo provocada por una gran concentración
de masa en su interior, con enorme aumento de la densidad,
lo que genera un campo gravitatorio tal que ninguna
partícula material, ni siquiera los fotones de luz,
pueden escapar de dicha región.
La curvatura del espacio-tiempo o
«gravedad de un agujero negro» provoca una singularidad envuelta
por una superficie cerrada, llamadahorizonte de sucesos. Esto es una
consecuencia de 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 la luz. 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.3 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.4 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.
Los
agujeros negros proceden de un proceso de colapso
gravitatorio que
fue ampliamente estudiado a mediados de siglo XX por diversos
científicos, particularmente Robert
Oppenheimer, Roger
Penrose y Stephen
Hawking entre
otros. Hawking en su libro divulgativo de 1988 titulado en
español Historia
del tiempo: del Big Bang a los agujeros negros repasa
algunos de los hechos bien establecidos sobre la formación de
agujeros negros.
Dicho
proceso comienza posteriormente a la muerte de una gigante
roja (estrella
de gran masa), llámese muerte a la extinción total de su energía.
Tras varios miles de millones de años de vida, la fuerza
gravitatoria de dicha estrella comienza
a ejercer fuerza sobre sí misma originando una masa concentrada en
un pequeño volumen, convirtiéndose en una enana
blanca.
En este punto dicho proceso puede proseguir hasta el colapso de dicho
astro por la auto atracción
gravitatoria que
termina por convertir a esta enana blanca en un agujero negro. Este
proceso acaba por reunir una fuerza de atracción tan fuerte que
atrapa hasta la luz en
éste.
En
palabras más simples, un agujero negro es el resultado final de la
acción de la gravedad extrema llevada hasta el límite posible. La
misma gravedad que mantiene a la estrella estable, la empieza a
comprimir hasta el punto que los átomos comienzan a aplastarse. Los
electrones en órbita se acercan cada vez más al núcleo atómico y
acaban fusionándose con los protones, formando más neutrones
mediante el proceso:
Por
lo que este proceso comportaría la emisión de un número elevado
de neutrinos.
El resultado final, una estrella
de neutrones.
En este punto, dependiendo de la masa de la estrella, el plasma de
neutrones dispara una reacción en cadena irreversible, la gravedad
aumenta enormemente al disminuirse la distancia que había
originalmente entre los átomos. Las partículas de neutrones
implotan, aplastándose más, logrando como resultado un agujero
negro. El agujero es una región del espacio-tiempo limitada por el
llamado horizonte
de sucesos.
Los detalles de qué sucede en última instancia con la materia que
cae más allá de este horizonte dentro de agujero negro no se
conocen porque para escalas pequeñas sólo una teoría
cuántica de la gravedad podría
explicarlos adecuadamente, pero no existe una formulación
completamente consistente para de dicha teoría.
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