Un agujero negro es
una región finita 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.
¿Cómo se forman?
Por lo general se forman cuando una
estrella se convierte en supernova: su núcleo explota y no existe una fuerza
conocida que pueda detener la inmensa gravedad que se cierne sobre él. Se cree que
casi todas las galaxias contienen agujeros negros en su centro, millones y
miles de millones más masivos que nuestro sol. Algunos de ellos son los objetos
más violentos y energéticos del universo: al absorber estrellas, polvo y gases,
estos agujeros negros disparan jets de radio y emiten puntos de luz sumamente
intensos llamados cuásares ("fuentes de radio casi estelares").
Otros, con frecuencia los más viejos (como el que yace en el centro de la Vía
Láctea), son tragones más calmados. No podemos observar directamente a los
agujeros negros, pero sí vemos el efecto que producen sobre el material que los
rodea. Son objetos muy prevalentes en el universo y tan densos que nada
escapa de su atracción gravitacional.
Su origen
El origen de los agujeros negros es
planteado por el astrofísico Stephen Hawking en su libro de 1988 titulado en
español Historia del tiempo: del Big Bang a los agujeros negros donde explica
el proceso que da origen a la formación de los agujeros negros.
Se cree que en el centro de la mayoría
de las galaxias, entre ellas la Vía Láctea, hay agujeros negros supermasivos.
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.
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.
Tipos de agujeros
negros:
- Agujeros negros
supermasivos: Con millones de masas solares. Se hallarían en el corazón de muchas
galaxias. Se forman en el mismo proceso que da origen a las componentes
esféricas de las galaxias.
- Agujeros
negros de masa estelar: Se forman cuando una estrella de masa 2,5
mayor que la masa del Sol se convierte en supernova e implosiona. Su
núcleo se concentra en un volumen muy pequeño que cada vez se va
reduciendo más.
- Micro agujeros negros: Son objetos hipotéticos, algo más pequeños que los estelares. Éstos pueden llegar a evaporarse en un período relativamente corto fácilmente mediante emisión de radiación de Hawking si son suficientemente pequeños.
Teorías de algunos
científicos acerca de los agujeros negros
En 1939, Robert Oppenheimer predijo que una estrella masiva
podría sufrir un colapso gravitatorio y, por tanto, los agujeros negros podrían
ser formados en la naturaleza. Esta teoría no fue objeto de mucha atención
hasta los años 60 porque, después de la Segunda Guerra Mundial, se tenía más
interés en lo que sucedía a escala atómica.
En 1967, Stephen Hawking y Roger
Penrose probaron que los agujeros negros son soluciones a las ecuaciones de
Einstein y que en determinados casos no se podía impedir que se crease un
agujero negro a partir de un colapso. La idea de agujero negro tomó fuerza con
los avances científicos y experimentales que llevaron al descubrimiento de los
púlsares (estrella de neutrones que emite radiación periódica). Poco después, en 1969, John
Wheeler acuñó el término "agujero negro" durante una reunión de
cosmólogos en Nueva York, para designar lo que anteriormente se llamó
"estrella en colapso gravitatorio completo".
Importancia!
En el presente se considera que, pese a
la perspectiva destructiva que se tiene de los agujeros negros, éstos al
condensar en torno a sí mismos, en la materia sirven en parte a la constitución de las
galaxias y a la formación de nuevas estrellas.
Las aplicaciones más importantes
Se
aplican en la astrofísica ya que conciernen a los núcleos activos de galaxias y
cuásares. Los efectos de las enormes energías involucradas allí podrían ser
sumamente interesantes y podrían permitir explicar fenómenos que todavía no se
comprende.
Uso hipotetico que se le daría a los agujeros negros
Se
piensa que podría ser como una ruta a otros lugares u otros tiempos en el
universo. Matemáticamente, un par de agujeros negros podrían formar un
"puente" entre dos lugares en el universo, pero no está claro cómo
dicho puente podría formarse o sobrevivir. Un agujero negro, como el que se
forma con los despojos de una estrella, sería más bien inconveniente para
viajes espaciales, porque la materia que cayera en él sería aplastada e
incinerada por fuerzas de marea conforme entrara en el agujero. Un agujero
negro supermasivo tendría fuerzas de marea menos extremas, pero se piensa que
el más cercano está en el centro de nuestra galaxia y por lo tanto a una
distancia lejana. Un agujero negro rotante tiene posibilidades más
interesantes, porque en él existe una región llamada la ergósfera, justo afuera
del horizonte de eventos, que tiene la siguiente propiedad: que los objetos
pueden entrar y salir de la ergósfera (si soportan las fuerzas de marea). Una
nave espacial llena de basura podría entrar en la ergósfera, botar su carga
dentro del agujero negro y salir con más energía que la que tenía al entrar,
de esta manera se resolvería la crisis de energía y el problema de
contaminación simultáneamente.
Relación con la interacción
y la física
En 1915, Einstein desarrolló la
relatividad general y demostró que la luz era influenciada por la interacción
gravitatoria. Unos meses después, Karl Schwarzschild encontró una solución a
las ecuaciones de Einstein, donde un cuerpo pesado absorbería la luz. Se sabe
ahora que el radio de Schwarzschild es el radio del horizonte de sucesos de un
agujero negro que no gira, pero esto no era bien entendido en aquel entonces.
El propio Schwarzschild pensó que no era más que una solución matemática,
no física. En 1930,
Subrahmanyan Chandrasekhar demostró que un cuerpo con una masa crítica, (ahora
conocida como límite de Chandrasekhar) y que no emitiese radiación, colapsaría
por su propia gravedad porque no había nada que se conociera que pudiera
frenarla (para dicha masa la fuerza de atracción gravitatoria sería mayor que
la proporcionada por el principio de exclusión de Pauli). Sin embargo,
Eddington se opuso a la idea de que la estrella alcanzaría un tamaño nulo, lo
que implicaría una singularidad desnuda de materia, y que debería haber algo
que inevitablemente pusiera freno al colapso, línea adoptada por la mayoría de
los científicos. 
Stephen Hawking ha trabajado en las
leyes básicas que gobiernan el universo. Junto con Roger Penrose mostró que la
Teoría General de la Relatividad de Einstein implica que el espacio y el tiempo
han de tener un principio en el Big Bang y un final dentro de agujeros negros.
Semejantes resultados señalan la necesidad de unificar la Relatividad General
con la Teoría Cuántica, es decir, es uno de los pilares fundamentales de
la Física actual gran desarrollo científico de la primera mitad del siglo
XX.
La Teoría Cuántica es una teoría netamente probabilista: describe la
probabilidad de que un suceso dado acontezca en un momento determinado, sin
especificar cuándo ocurrirá. A diferencia de lo que ocurre en la Física
Clásica, en la Teoría Cuántica la probabilidad posee un valor objetivo
esencial, y no se halla supeditada al estado de conocimiento del sujeto, sino
que, en cierto modo, lo determina.