Agujero negro y proceso de formación

Un agujero negro es una región finita del espacio en cuyo interior existe una concentración de masa lo suficientemente elevada y densa como 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 un tipo de radiación, la radiación de Hawking, conjeturada por Stephen Hawking en la década de 1970. La radiación emitida por agujeros negros como Cygnus X-1 no procede del propio agujero negro sino de su disco de acreción.

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 del campo de Einstein. El horizonte de sucesos separa la región del agujero negro del resto del universo, y a partir de él ninguna partícula puede salir, incluyendo los fotones.

Se conjetura que en el centro de la mayoría de las galaxias, entre ellas la nuestra “la Vía Láctea”, hay agujeros negros supermasivos

El 10 de abril de 2019, el consorcio internacional Telescopio del Horizonte de Sucesos presentó la primera imagen jamás capturada de un agujero negro supermasivo ubicado en el centro de la galaxia M87.

FORMACIÓN DE UN AGUJERO NEGRO

Los agujeros negros se forman en un proceso de colapso gravitatorio que fue ampliamente estudiado a mediados de siglo XX por diversos científicos como Robert Oppenheimer, Roger Penrose y Stephen Hawking, entre otros.

Específicamente existen tres formas para la formación de un agujero negro.

1: Enana blanca

Este primer proceso comienza con una estrella mediana equivalente de 0.5 a 9 masas solares que termina creciendo hasta convertirse en una gigante roja, posteriormente tras agotar su energía dicha estrella termina por expandirse completamente hasta su muerte pero no en forma de supernova creando una nebulosa planetaria, tras varios miles de millones de años la fuerza gravitatoria de dicha estrella comienza a ejercer fuerza sobre sí misma originando una masa concentrada en un pequeño volumen en su interior, convirtiéndose en una estrella llamada 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 este.

Nota: Existe la posibilidad de que esta estrella “enana blanca” choque con cualquier otra estrella cercana y cree una supernova tipo 1ª (Ia).

2: Estrella de neutrones.

En el segundo proceso tenemos a una estrella del tamaño de 9 a 30 masas solares que termina convirtiéndose en una super gigante roja pero que a diferencia del primer caso mediante el proceso agota su energía hasta explotar en forma de supernova tipo 2* creando un colapso gravitacional, los electrones que orbitan esta estrella se acercan cada vez más al núcleo atómico y acaban fusionándose con los protones, formando así una estrella de neutrones porque finalmente son estos los que prevalecen en el núcleo, la gravedad de esta estrella es tan fuerte que termina atrayendo parte de la materia que fue expulsada debido a la explosión, de esta manera la masa sobrepasa el limite permitido haciendo que esta estrella de neutrones colapse convirtiéndose en un agujero negro.

3: En el tercer proceso tenemos una estrella super masiva cuyo tamaño es superior a 30 masas solares, realizando el mismo proceso que el segundo caso dicha estrella en su muerte explota en forma de cataclismo creando una super nova tipo 2* que finalmente termina convirtiéndose en un agujero negro directamente.

Recreación artística de un agujero negro supermasivo E.M

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 de que los átomos comienzan a aplastarse.

Una estrella puede morir en forma de:

· EM: Enana marrón

· NP: Nebulosa planetaria

· SN: Supernova

· BRG: Brote de rayos gamma

y dejar un remanente estelar:

· EB: Enana blanca

· EN: Estrella de neutrones

· AN: Agujero negro

*¿Qué es una supernova?

Es una explosión estelar que libera una gran cantidad de energía y puede manifestarse de forma muy notable, incluso a simple vista.

Clases de supernova

Supernova tipo 1a (Ia)

Una supernova Ia es un tipo de supernova que ocurre en sistemas binarios (sistemas de dos estrellas que orbitan entre sí) en los cuales una de las estrellas es una enana blanca. ​ La otra estrella que conforma el sistema puede ser de cualquier tipo, desde una estrella gigante hasta una enana blanca más pequeña. Sin embargo, las enanas blancas comunes de carbono y oxígeno son capaces de reacciones de fusión generadoras de una gran cantidad de energía si alcanzan temperaturas lo suficientemente altas.

Créditos: NASA, ESA and Allison Loll/Jeff Hester (Arizona State University). Acknowledgement:

Supernova tipo 2

Las supernovas tipo II se producen a partir de que una estrella agota su combustible nuclear.

Estas supernovas se forman en estrellas que tienen más de 9 veces la masa del Sol, cuando la estrella ha quemado todo su combustible y le queda un núcleo de hierro y níquel dicha estrella no puede continuar con las fusiones nucleares en su núcleo colapsándose y estallando como supernova. Como remanente quedará una estrella de neutrones o un agujero negro dependiendo de la masa inicial de la estrella.

Créditos de imagen: NASA, ESA and Allison Loll/Jeff Hester (Arizona State University). Acknowledgement: Davide De Martin (ESA/Hubble).

Horizonte de sucesos

Ahora bien, formado el agujero negro conocemos algo llamado el horizonte de sucesos. El horizonte de sucesos es una superficie imaginaria de forma esférica que rodea a un agujero negro, en la cual la velocidad de escape necesaria para alejarse del mismo coincide con la velocidad de la luz. Por ello, ninguna cosa dentro de él, incluyendo los fotones, puede escapar debido a la atracción de un campo gravitatorio extremadamente intenso.

Las partículas del exterior que caen dentro de esta región nunca vuelven a salir, ya que para hacerlo necesitarían una velocidad de escape superior a la de la luz y, hasta el momento, la teoría indica que nada puede alcanzarla.

Por tanto, no existe modo de observar el interior del horizonte de sucesos, ni de transmitir información hacia el exterior de hecho esta es la razón por la que se le conoce como agujero negro ya que no tienen características externas visibles de ningún tipo, que permitan determinar su estructura interior o su contenido, siendo imposible establecer en qué estado se encuentra la materia desde que rebasa el horizonte de sucesos (o eventos) hasta que colapsa en el centro del agujero negro.

Créditos de imagen: Componentes en torno a un agujero negro. ESO, ESA/HUBBLE, M. KORNMESSER//N. BARTMANN

¿Cual es la forma de un agujero negro?

Un agujero negro no es un hoyo en el espacio como la mayoría de personas se lo imaginan, mas bien el universo al ser tridimensional forma este agujero en una esfera, se dice que es agujero negro por su enorme masa gravitatoria que curva el espacio - tiempo más que cualquier otro cuerpo celeste, según la teoría de relatividad esta curvatura o hundimiento en el tejido espacial crea una enorme gravedad que atrae todo a su paso incluyendo la luz.