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Agujeros negros- Definición, Tipos de agujeros negros, ¿Como se forman?



AGUJEROS NEGROS


ÍNDICE

Introducción 3

Definición 3

Tipos de agujeros negros 4

¿Por que ese nombre? 4

¿Como se forman?
5

Estructura de un agujero negro 5

¿Hay algún agujero cercano a la Tierra? 6

¿Llegara el Sol a ser un agujero negro? 6

¿Cuantos agujeros negros hay? 6

Agujero mas grande 6

¿Que pasa al acercarse a un agujero negro? 7¿Hay algo que pueda escapar a un aguejro negro? 7

¿Como lo detectamos?
8

Comentario personal 9

Bibliografía 10

INTRODUCCIÓN

En este trabajo vamos hablar de los agujeros negros: qué son, cómo se originan, si hay o no agujeros negros cercanos a la Tierra, y si llegara a ser el Sol un agujero negro. Ademas trataremos de cuantos agujeros negros hay en el universo,cúal de ellos es el mas grande y otros aspectos relacionados con los mismos.



DEFINICIÓN:

Los agujeros negros son objetos con una gravedad tan fuerte que nada puede escaparse de él, ni siquiera la luz. La masa del agujero negro esta concentrada en un punto de densidad casi infinita, llamado singularidad. En la propia singularidad, la gravedad es de una fuerza casi infinita, por lo que aniquila el espacio-tiempo normal. A medida que aumenta la distancia desde la singularidad, su influencia gravitacional disminuye. A determinada distancia, que depende de la masa de la singularidad, la velocidad que se necesita para escapar del agujero negro es igual a la velocidad de la luz. Esta distancia marca el “horizonte” del agujero negro, que es como su superficie. Todo lo que pasa por el horizonte es atrapado dentro del agujero negro.Hay distintos tipos de agujeros negros, dependiendo de su masa. n una gravedad tan fuerte que nada puede escaparse de él, ni siquiera la luz. La masa del agujero negro esta concentrada en un punto de densidad casi infinita, llamado singularidad. En la propia singularidad, la gravedad es de una fuerza casi infinita, por lo que aniquila el espacio-tiempo normal. A medida que aumenta la distancia desde la singularidad, su influencia gravitacional disminuye. A determinada distancia, que depende de la masa de la singularidad, la velocidad que se necesita para escapar del agujero negro es igual a la velocidad de la luz. Esta distancia marca el “horizonte” del agujero negro, que es como su superficie. Todo lo que pasa por el horizonte es atrapado dentro del agujero negro. Hay distintos tipos de agujeros negros, dependiendo de su masa.



TIPOS DE AGUJEROS NEGROS

Según su origen se pueden distinguir tres tipos de agujeros negros:

Agujeros negros supermasivos: Con una masa equivalente a millones de estrellas, serian los que estan en el corazón de muchas galaxias. Su nacimiento se relaciona al nacimiento de las galaxias.

Agujeros negros de masa estelar: Se forma a partir de una estrella con una masa aproximadamente 2,5 veces mayor a la del Sol. Cuando la estrella implota se convierte en una supernova y su núcleo se concentra en un volumen que disminuye cada vez mas.

Micro agujeros negros: Este tipo de agujeros negros son hipotéticos. Aun esta en discusión su existencia, serian como los estelares pero de menor tamaño. Con la diferencia quepueden evaporarse en un periodo de tiempo relativamente corto mediante la emisión de radiación, un tipo especial de radiación llamado 'radiación de Hawkings'.

¿POR QUÉ ESE NOMBRE?

El bautizo

La denominación 'Agujero negro' es atribuida a John Archibald Wheeler, y la utilizó basicamente porque dicho fenómeno no es visible a la vista y a que traga todo lo que esta próximo a él como si fuera un hoyo al que todos caen indefectiblemente. Antes de este nombre poseía diversas denominaciones como 'estrella congelada', 'ojo del diablo', entre otros.

La evolución de su nombre ha ido de la mano con el entendimiento de dicho fenómeno que de por sí resulta fascinante. Ya en 1783 John Michell planteó la idea de lo que sucedería con una estrella súper masiva la cual poseería una gravedad tan grande que ni la misma luz escaparía a su gravedad. Pero no fue hasta 150 años después que el astrónomo de origen bavaro Karl Schwarzchild consiguió explicar matematicamente el fenómeno de los agujeros negros; para ello se apoyó en los estudios de relatividad que realizó Albert Einstein. A partir de ese estudio es que se crea la variable del radio de Schwarzchild el cual determina un radio de horizonte de sucesos en el que la masa de un cuerpo puede ser comprimida para formar un agujero negro. Pero el inconveniente es que con esta teoría los recientemente denominados agujeros negros sólo eran conocidos como fenómenos sin carga ni rotación.

En 1963 el físico y matematico Roy Kerr describió el comportamiento teórico de un agujero negro en rotación. Su modelopredecía una rotación constante en velocidad, siendo la forma y el tamaño dependientes de la velocidad de rotación y de la masa del agujero. El modelo indicaba también una relación directa entre la velocidad y el grado de deformación que el agujero poseía considerando que todo cuerpo que formara el agujero negro llegaría indefectiblemente a un estado estacionario.No fue hasta luego de diversos estudios e infinidad de descubrimientos que finalmente en 1969 el científico John Weeler acuñó el término 'AGUJERO NEGRO' desde el punto de vista de la naturaleza de la luz (onda - partícula). Esto debido a la fascinante idea de una gravedad casi infinita de la que no escapa nada (ni siquiera la luz).

¿COMO SE FORMAN?

Un agujero negro se forma cuando un objeto alcanza cierta densidad crítica, y su gravedad hace que se colapse hasta volverse un punto casi infinitamente pequeño. Los agujeros negros de masa estelar se forman cuando una estrella masiva ya no puede producir energía en su núcleo. La radiación de sus reacciones nucleares mantiene a la estrella “hinchada,” y la gravedad hace que el núcleo se colapse. Las capas exteriores de la estrella pueden salir despedidas al espacio, o caer al agujero negro, para hacerlo mas pesado.


Los astrónomos no estan seguros de cómo se forman los agujeros negros supermasivos. Pueden formarse a partir del colapso de grandes nubes de gas, o de la unión de muchos agujeros negros pequeños, o de una combinación de eventos.

ESTRUCTURA DE UN AGUJERO NEGRO

[pic]
Toda la masa de un agujero negro esta concentrada enun punto casi infinitamente pequeño y denso llamado una singularidad. Este punto esta rodeado de un horizonte de eventos: la distancia de la singularidad a la cual su velocidad de escape excede la velocidad de la luz. Y un agujero negro en rotación esta rodeado por la ergosfera, una región en la que el agujero negro arrastra al propio espacio.
La singularidad se forma cuando la materia se comprime tanto que ninguna otra fuerza natural puede equilibrarla. En una estrella “normal,” como el Sol, el jalón hacia dentro de la gravedad esta compensado por la presión hacia fuera de las reacciones nucleares en su núcleo. En las estrellas colapsadas conocidas como enanas blancas o estrellas de neutrones, otras fuerzas impiden el colapso final. Sin embargo, si hay demasiada masa en un volumen determinado, el objeto alcanza una densidad crítica en la que nada puede impedir su colapso final para formar un agujero negro.
Todo lo que entra en el agujero negro aumenta la masa de éste. Y, al aumentar la masa, el tamaño del horizonte de eventos también aumenta. Si el agujero negro no rota, entonces su influencia gravitacional en su entorno es directa. Pero si el agujero negro gira, sus efectos gravitacionales son mas complicados. Arrastra consigo el tejido del espacio-tiempo –un efecto llamado arrastre de marco. Esta area se conoce como ergosfera. Visto como corte transversal, tiene forma ovalada, y la región de influencia se extiende mas lejos en el espacio en el ecuador del agujero negro que en sus polos.

¿HAY ALGUN AGUJERO CERCANO A LA TIERRA?

Losagujeros negros mas cercanos descubiertos hasta ahora estan a varios miles de años luz. Estan tan lejos que no tienen ningún efecto en la Tierra ni en su medio. Parece que hay un agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia, la Vía Lactea, a unos 27,000 años luz. Aunque tiene varios millones de veces la masa del Sol, al estar tan lejos no afecta nuestro sistema solar.

¿LLEGARA EL SOL A SER UN AGUJERO NEGRO?

El Sol no llegara a ser un agujero negro.Las estrellas como el Sol no son lo bastante masivas para convertirse en agujeros negros. Lo que sucedera, dentro de varios miles de millones de años, es que el Sol expulsara sus capas externas y su núcleo formara una enana blanca: una bola densa de carbono y oxígeno que ya no produce energía nuclear, pero que brilla debido a su alta temperatura. La masa de una enana blanca típica es mas o menos como la del Sol, pero su tamaño es sólo el de la Tierra, el cual es el uno por ciento del diametro actual del Sol.

¿CUANTOS AGUJEROS NEGROS HAY?

Según los astronomos hay una cantidad indescifrable de agujeros negros.
Los astrónomos han descubierto varias docenas de probables agujeros negros “supermasivos” en los núcleos de galaxias bastante cercanas.
Han descubierto quizas una docena o dos de probables agujeros negros de masa estelar en nuestra galaxia, la Vía Lactea (y otro en una galaxia satélite), ademas de unos cuantos agujeros negros de masa intermedia en la Vía Lactea y otras galaxias.
Puede haber agujeros negros supermasivos en los núcleos de todas las galaxias con bultoscentrales de estrellas, y en la Vía Lactea puede haber miles de agujeros negros de masa estelar, y miles mas en cada una de los miles de millones de otras galaxias. Uno de los objetivos de los investigadores de agujeros negros es encontrar todos cuantos sea posible para poder estimar lo comunes que son estos objetos.

AGUJERO MAS GRANDE

El agujero negro mas grande conocido esta en el núcleo de M87, una galaxia elíptica gigante en la constelación de Virgo. Su masa parece ser unos tres mil millones de veces mayor que la del Sol, con un diametro de unos 11 mil millones de millas (18 mil millones de kilómetros), casi el doble que el diametro de la órbita de Plutón, el planeta mas distante de nuestro sistema solar.

¿QUÉ PASA AL ACERCARSE A UN AGUJERO NEGRO?

El efecto exacto depende del tamaño y la masa del agujero negro. Un agujero negro “de masa estelar” :es un agujero negro con una masa varias veces la del Sol, ejerce un fuerte jalón de marea sobre cualquier objeto que se acerque a su horizonte de eventos. Es el mismo efecto que produce las mareas en la Tierra; el jalón gravitacional en el lado del objeto que esta mas cerca del agujero negro es notablemente mayor que en el lado opuesto, así que la gravedad estira el objeto y lo destruye. Observado desde fuera, parece que el tiempo pasa mas despacio para el objeto que se acerca al horizonte y su luz se estira a longitudes de onda cada vez mas largas.

¿Hay algo que pueda escapar de un agujero negro?

Nada que caiga en un agujero negro puede volver a salir, al menos en la forma original.Pero un agujero negro puede perder parte de su masa. Según la teoría cuantica, “parejas virtuales” de partículas a veces cobran existencia a partir del material del propio espacio. Estas partículas se cancelan rapidamente unas a otras y desaparecen. Pero si un par de partículas aparece justo afuera del horizonte de un agujero negro, puede que una caiga adentro, para no volver a salir. Si la de fuera no cae por el horizonte, entonces las partículas no pueden cancelarse mutuamente. Basicamente, esto “roba” un poco de masa del agujero negro. A lo largo de miles de millones de millones de millones de años, la pérdida de masa puede resultar lo bastante importante para hacer que el agujero negro se vaporice. El material saldría, pero no en su forma original, sólo como energía y partículas subatómicas. Esta energía se conoce como la radiación de Hawking, en honor de Stephen Hawking, el físico que la describió por primera vez.

¿COMO LOS DECTECTAMOS ?

no existen registros de que alguien haya podido detectar un agujero negro con telescopios comunes, lo que se hace normalmente es utilizar medidores de rayos X para detectarlos pues los agujeros negros son grandes emisores de estos rayos debido a la pérdida superficial de materia por parte de un cuerpo que es absorbido por un agujero negro, también son detectados debido al efecto que tienen sobre los cuerpos visibles que se encuentran alrededor de estos agujeros negros.

Detectando un Agujero Negro

[pic]

En la foto arriba mostrada apreciamos como puede ser detectado un agujero negro; Nota elbrillo que esta distanciado del punto verde (centro de la galaxia M82) en la zona central izquierda de la foto, a 600 años luz. El patrón de variabilidad de emisión de rayos X por parte de la fuente indica que se trata de un agujero negro.

La foto es la primera evidencia tangible de la presencia de agujeros negros fuera del centro de cualquier galaxia, y se cree que representa una nueva especie de agujero negro formado por el colapso de una 'hiperestrella' (estrella masiva) formada por la coalición de varias estrellas.

Estas fotos fueron captadas por el radioscopio Chandra, el cual tuvo captado el objetivo (galaxia M82) por aproximadamente 30 horas.

Comentario personal

Este trabajo ha sido un poco dificil de poder realizarlo ,no he podido conseguir mucha información, ya que practicamente no se sabe mucho de los agujeros negros, son aún muy desconocidos para nosotros, aunque con el paso del tiempo se van conociendo mas datos, a medida que nuestra tecnología va avanzando.
Aunque me ha sido gratificante realizar este trabajo porque me encanta saber cosas sobre nuestro universo: como es, quienes lo forman, como funciona etc, y sobre todo me fascina saber cosas sobre lo desconocido o casi, me es bastante intrigante.
Con este trabajo he aprendido muchas mas cosas sobre este “fenomeno” poco conocido.

BIBLIOGRAFÍA

https://blackholes.radiouniverso.org/recursos/preguntas/pregunta.php?id=1

https://www.laflecha.net/canales/curiosidades/noticias/tipos-de-agujeros-negros

https://www.cosmopediaonline.com/an_denominacion.html




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