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"Si quieres resultados distintos no hagas siempre las mismas cosas" Einstein

Los agujeros negros

Últimamente se emplea con alguna frecuencia la expresión “agujeros negros” en el lenguaje habitual, quizá con un significado relacionado con puntos que no están claros en una explicación o partes débiles de una argumentación. ¿Está tomada esta expresión del lenguaje científico? En tal caso, ¿cuál es su significado?

He aquí otra de las predicciones de la teoría de la relatividad general de Einstein: los agujeros negros. Para explicar someramente su significado de forma elemental, comencemos con la palabra “negro” que aparece en el nombre.

Ya hemos dicho en artículos anteriores lo que significa el color negro. Se caracteriza porque absorbe toda la radiación visible y no refleja nada, por lo que el ojo no capta ningún color, sólo el negro, que es la ausencia del color.

También se define lo que se denomina cuerpo negro, una de cuyas características es que absorbe toda la radiación que le llega, no sólo la visible, y no refleja nada.

Un agujero negro participa de algunas de las características que acabamos de mencionar, pero goza de otras que los hacen únicos. En principio, podemos decir que posee una fuerza atractiva tan enorme que todo lo que penetra en lo que se llama su radio de Scwarzschild queda atrapado en su interior, y ya no podrá salir, sea materia o radiación, incluida la luz. Y si la luz no puede salir de un agujero negro ni ningún otro tipo de radiación, un observador exterior no podrá captar lo que sucede en las proximidades del agujereo negro. Por eso es tan difícil detectar los agujeros negros, hasta tal punto que, incluso hoy día, no se han conseguido detectar directamente, sino indirectamente, pero es suficiente para que la comunidad científica acepte su existencia.

Para entender el funcionamiento de un agujero negro comencemos con analizar lo que pasa cuando lanzamos un objeto hacia arriba desde la superficie terrestre. Cuanto mayor sea la velocidad que le demos, más arriba llegará y más tiempo tardará en caer. Por ejemplo, sabemos que para que un cuerpo escape del campo gravitatorio terrestre debe comunicársele una velocidad de 11,2 km/s, valor que ya conocía Julio Verne y que emplea en su novela “De la Tierra a la Luna”.

Si el campo gravitatorio disminuye (caso de la Luna), el objeto alcanza más altura y si el campo gravitatorio aumenta, el objeto alcanza menos altura. Pues bien, extrapolemos esta idea hasta imaginar que el campo gravitatorio fuera tan intenso, que ni la luz pudiera escapar. Ya hemos dicho que un campo gravitatorio actúa sobre un rayo de luz. Pues bien, un agujero negro posee un campo gravitatorio tan intenso que atrae la luz de tal manera que no la deja escapar.

Y la intensidad del campo gravitatorio depende de la masa del cuerpo, así que la masa del agujero negro debe ser enorme para que la velocidad de escape sea superior a la de la luz. Y esa masa debe estar muy concentrada. Por ejemplo, para que el Sol se convirtiera en un agujero negro, debería reducirse su radio a 3 km, pero manteniendo intacta toda su masa. Y en el caso de la Tierra, debería concentrar toda su masa en un radio de 9 mm para convertirse en un agujero negro.

El origen de los agujeros negros, aunque no con esta denominación, se remonta hasta 1783 y 1796 en que Mitchell y Laplace, respectivamente, pero de forma independiente, describieron unos objetos, que al igual que los agujeros negros, impedirían salir la luz.

Laplace, siguiendo la teoría corpuscular de la luz de Newton, imaginaba partículas de luz que eran atraídas por otras masas, e imaginaba la posibilidad de una masa tan grande que atraería la luz hasta no dejarla escapar.

John Wheeler, físico estadounidense, propuso en 1968 el nombre de agujeros negros.

En 1939 Oppenheimer y Sneider anunciaron la existencia de estos objetos. Einstein, por tanto, conoció la noticia, pero no asistió a su detección, ya que hasta 1966 no se tuvo el primer dato experimental de su posible existencia. Dos astrónomos de Monte Palomar (California) observaron cambios en el brillo de una estrella, que denominaron quasar (quasi stellar radio source) porque emitía radiación en la zona de las ondas de radio.

Desde entonces se han detectado muchos agujeros negros, alguno en nuestra galaxia, pero siempre de forma indirecta. Esa detección indirecta se basa en la recepción de gran cantidad de radiación en la zona de los rayos X.

¿Y qué tienen que ver los rayos X con los agujeros negros? Pues la explicación estriba en que al atrapar el agujero negro con su enorme fuerza gravitatoria una estrella, le provoca una rotación y aceleración, durante la cual la estrella produce una gran emisión de radiación en la zona de los rayos X.

También se han detectado dos agujeros negros girando uno en torno del otro, de manera que se espera que dentro de cientos de millones de años choquen dando lugar a un agujero negro todavía mayor y a la emisión de una gran cantidad de ondas gravitatorias, otra de las predicciones de la teoría de la relatividad general de Einstein, y que aún no han sido detectadas directamente, y para lo que se están construyendo antenas especiales.

A los lectores

En vista del interés que ha suscitado el artículo “La ecuación más famosa de la ciencia” en el aspecto de la masa y la energía, y como se trata de un asunto que no requiere mucha formulación matemática sino conceptual, y bastante corta, citaré, por si sirve de ayuda, unas líneas del artículo de Einstein, “Gravitación y luz” que merecen ser meditadas, así como las que indiqué en el artículo precedente de “El eclipse que hizo famoso a Einstein”:

“M’ – M = E/c2 (el 2 es exponente).

El aumento en la masa gravitatoria es, por tanto, igual a E/c2 (el 2 es exponente) y, por tanto, igual al aumento en masa inercial, como dice la teoría de la relatividad”…

La energía tiene, por consiguiente, que poseer una masa gravitatoria que es igual a su masa inercial”.

25 comentarios

  1. Dice ser Apolo_punk

    Herejias que los condenen a la hoguera

    30 Noviembre -0001 | 00:00

  2. Dice ser javi

    Me alegro al ver que en este periodico publican cosas interesantes de tanto en tanto.P.D: Millan Astray.. la tuya murió al parecer, hace mucho tiempo.

    30 Noviembre -0001 | 00:00

  3. Dice ser JUANITO

    Yo escucho más, Que de puntos negros tengo hoy!!!!!!

    30 Noviembre -0001 | 00:00

  4. Dice ser nasara

    Interesante artículo.Lo más conocido era lo del nombre.Pero por ejemplo lo de la utilización de los rayos X es bastante desconocido e imaginativo…Saludos.

    30 Noviembre -0001 | 00:00

  5. Dice ser Eugenio Manuel

    Me gustaría aportar una curiosidad, algo que una vez un alumno me preguntó ¿por qué en algunos libros aparece la masa medida en Mev/c^2? (c elevado al cuadrado)Tal como ha escrito el profesor la expresión (M’-M=E/c^2) puede entenderse por qué los físicos nucleares dan (en ocasiones) las unidades de masa en Mev/c^2. Mev es megaelectrónvoltio, una unidad muy común de energía (E), para no estar andando con dividir por la velocidad de la luz al cuadrado constantemente, usan la unidad de energía casi en todos los cálculos y no sustituyen el valor de c, por tratarse de una constante (c es una constante que cambia su valor para cada medio, pero es constante en ese medio)En conclusión, se usa Mev/c^2 por comodidad de cálculo y atendiendo a la equivalencia entre energía y masa (hay que darse cuenta de que son realmente equivalentes -ni iguales-, pues la velocidad de la luz es un número)

    30 Noviembre -0001 | 00:00

  6. Dice ser RAE

    A mi lo que me cuesta “himajinar” es lo mal que escribes, colega.

    30 Noviembre -0001 | 00:00

  7. Dice ser Andrés

    Bueno, para quienes han preguntado sobre los agujeros de gusano: eso es solo una fantasía, puesto que no es posible viajar en el tiempo y mucho menos en forma física. Ls agujeros de gusano no existen, simplemente, y darle vueltas al asunto es perder el tiempo y el raciocinio. No obstante, si alguien opina lo contrario, podemos abrir un debate sobre ellos.Sobre los agujeros negros habría que decir muchas cosas que no se han tocado, a saber: ¿qe velocidad de rotación del objeto es necesaria para que pueda formarse un agujero negro? Yo opino que debe estar muy próxima a la velocidad nula, puesto que que si dicha velocidad fuese alta, la propia fuerza centrífuga impediría su formación.En un agujero negro, ¿pueden estar unidas las partículas sub-atómicas?. Se me hace muy dificil imaginar que partículas del mismo signo ó polaridad puedan unirse sin cargas antagónicas que equilibren las fuerzas.Bueno, por ahora, creo que ya he dado alguna idea para entretener el pensamiento. Si alguien quiere un debate serio, estoy dispuesto a aportar mi granito

    30 Noviembre -0001 | 00:00

  8. Dice ser asfas

    “M’ – M = E/c2 (el 2 es exponente).El aumento en la masa gravitatoria es, por tanto, igual a E/c2 (el 2 es exponente) y, por tanto, igual al aumento en masa inercial, como dice la teoría de la relatividad”…“La energía tiene, por consiguiente, que poseer una masa gravitatoria que es igual a su masa inercial”.Esta es la explicacion buena. Muchisimas gracias una vez mas. Eres el mejor.

    02 Agosto 2008 | 03:13

  9. Dice ser Millán Astray, heroe pepero

    ¡¡¡MUERA LA INTELIGENCIA!!!

    02 Agosto 2008 | 11:00

  10. Dice ser Cristina

    Muy bueno el blog. Espero que nos sigas contando cosas tan interesantes como esta.

    02 Agosto 2008 | 13:18

  11. Dice ser alvaro

    xo q pasa con la materia q es atraida al agujero negro?

    02 Agosto 2008 | 13:53

  12. Dice ser Miguel

    Muy buen artículo, ahora me gustaría que hicieras otro sobre los agujeros de gusano. Gracias

    02 Agosto 2008 | 14:12

  13. Dice ser Andrea

    Muy bien¡¡¡¡ Y ahora podrias explicar que son los agujeros de gusano?? Muchas gracias

    02 Agosto 2008 | 14:36

  14. Dice ser Mariano

    Una aportación curiosa. La afirmación de que nada puede escapar de un agujero negro, no es estrictamente cierta. En uno de esos giros cuánticos que son tan poco intuitivos de entender, resulta que el espacio no está estrictamente vacío.Una de las consecuencias del principio de Heisenberg (principio de incertidumbre) es que en el vacío se están creando continuamente pares partícula-antipartícula. Esto es conocido como fluctuación cuántica del vacío.Estos pares, en un espacio brevísimo de tiempo, se desintegran entre sí, devolviendo la energía “prestada” para su formación y quedando de nuevo el “vacío”.En las inmediaciones de un agujero negro, sucede que la probabilidad de que una de las partículas del par se cree dentro del horizonte de sucesos y la otra fuera, no es nula.Esto conlleva que parte de las partículas, las que se crean dentro del horizonte de sucesos, caen al agujero negro. Las que se crean fuera, escapan de él, sin desintegrarse con su antipartícula (que cayó dentro). El resultado es la emisión neta de radiación por parte del agujero negro. Es la llamada radiación de Hawkin, ya que fue Stephen Hawkin quien enunció este hecho en el 76.Esta emisión neta también es consecuencia de que el agujero negro vaya perdiendo masa progresivamente, debido a este efecto cuántico. Lógicamente es un efecto medible en períodos de tiempo inmensos, comparables a la edad del universo. Pero existir existe.Puñetero que es el espacio y el vacío, ¿eh?. 😉

    02 Agosto 2008 | 15:20

  15. Dice ser xarli

    el que firma por millan astray es otro ignorante que no quiere ver la realidad.

    02 Agosto 2008 | 15:22

  16. Dice ser roro

    Cuando se unan los dos agujeros negros, y luego se les unan más, y el de gusano, y se traguen todo el universo, ¿nos volveremos del revés?que horror

    02 Agosto 2008 | 16:19

  17. Dice ser roro

    No se nos verá el ombligo.

    02 Agosto 2008 | 16:21

  18. Dice ser FCO MORENO MECO

    Mi querido amigo D. Albino Arenas, éstas expresiones y definiciones de la energía relativista “M’ – M = E/c2 (el 2 es exponente)” ya están obsoletas y en realidad no sirven, porque no son ciertas.Mire Ud, esa expresión matemática relativista es igual que E = k0(∆m) ¿Pero por qué en un sistema ambiental determinado, aun siendo los valores del incremento de masa gravitatoria muy diferentes, la energía resultante es siempre la misma?Por ejemplo, todos sabemos que la gravedad en la superficie de la Tierra, los valores de la gravedad son muy diferentes según la naturaleza del substrato superficial, y por tanto, la misma cantidad de materia dan una masa diferente, pero una energía igual en una supuesta reacción, por ejemplo de fisión nuclear, aunque esos valores de masa gravitacional, sean muy diferentes entre los distintos puntos y sitios donde se desarrolle la energía.Esto es debido a que la masa gravitacional, nada tiene que ver en el fondo con la energía, en contra de las teorías relativistas.Pues la masa en sí, no es nada, a lo sumo una característica de las partículas fundamentales PF y elementales PE. Por esto, la radiación por ejemplo, sea luz o no, que es solo una emisión de PE, incrementa la energía de los cuerpos donde actúa e interacciona, pero no tiene masa gravitacional, de lo contrario, en su concepto mas simplista, sería atraída por ésta y solo se notaría en la dirección de sus fuerzas de atracción y no de todas.A menudo se dice que la luz (como si fuese una entidad, que no lo es), es atraída por la gravedad de los cuerpos masivos, pero esto no es cierto, porque ésta, como cualquier radiación, se desvía por interacción, ya sea al tocar la superficie de un lapicero, o la superficie de un planeta.Y por tanto, la energía es solo un trasiego de partículas elementales, que interaccionan con los átomos y moléculas circundantes, de tal forma que, la energía interna incrementada es ∆E=k∆NPE igual a una constante por el numero de PE trasegadas, que aunque parece igual a la anterior relativista, en realidad, es totalmente diferente.Puede verse una explicación exhaustiva de esta nueva Física Teórica Unifica, en el libro “LA ENERGÍA. FUENTES DE ENERGÍA INAGOTABLES” que enviamos contra reembolso al que lo solicite.SaludosFCO MORENO MECOIngeniero y Científicomteasl@hotmail.com

    02 Agosto 2008 | 17:05

  19. Dice ser Yoyo

    creo q un agujero negro es justo la igualdad de la ecuación. Es el eje de la balanza.En la otra parte estará la parte dual de este lado.

    02 Agosto 2008 | 17:06

  20. Dice ser ariascamargo

    FELICITACIONES por dar a conocer temas científicos con bastante claridad y lenguaje corriente para que la inmensa mayoría de nosotros los neófitos en ciencia y tecnología, que somos unos cuantos millones, aunque algunos pudieran tener doctorados y PHD, pero son ignorante por ejemplo en FISICA CUANTICA entre otros temas. Gracias a sus publicaciones, entendamos algo de los descubrimientos verídicos y reales, los que para muchos pareciera ciencia ficción, brujería o cosas del más allá. Continúe, en forma resumida, clara y concisa explicando infinidad de temas de mucho interés.

    02 Agosto 2008 | 18:53

  21. Dice ser SÉ MÁS QUE UN NIÑO DE PRIMARIA

    PORQUE SE PARECEN A LOS DEL CULO

    02 Agosto 2008 | 20:05

  22. Dice ser Mefistófeles.

    Son la entrada a la Nada Absoluta, a la auténtica realidad del Universo, el cual realmente es una ilusión: la materia no es lo que parece, ni mucho menos…

    02 Agosto 2008 | 21:38

  23. Dice ser luis argentina

    la relacion radiacion/magnetismo/gravedad esta unificada en una sola materia (la luz)tratar de entenderla por sseparado es separar la luz de la sombra,siendo esta imposible al cuadradoexplicando esto qeu la sombra no existe sin luz y al inversosi un agujero negro no emite la luz no significa que no la tengase puede convertir el haz de luz en muchas materiassolo hemos logrado el lasersi hay dudas de que es materia solo estudien la composicion del fotonno soy cientifico ni astronomo ni nadaen el espacio no hay vacio ni lo negro significa que no tenga luzsoy simplemente un pensador logico

    03 Agosto 2008 | 02:53

  24. Dice ser Eulalia

    Hola profesor, ¿alguna teoria sobre el espacio, su posible tamaño, la finalidad de tal, etc?Me gustaria mucho que nos diera teorias sobre el mundo del espacio en terminos dimensionales y de forma de prolongacion y uso.muchas gracias

    03 Agosto 2008 | 13:17

  25. Dice ser Robiño

    Gracias por el blog!!! También me gustaría que hablaras sobre anécdotas de la historia de la ciencia.Ah, y otra cosa, por qué cuando se habla de ciencia los medios casi siempre se refieren a la física??Creo que hay cosas muy interesantes en campos como la química o la biología. De hecho, ultimamente la nanobiotecnología está dejando unos resultados sorprendentes.

    03 Agosto 2008 | 18:16

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