++ GLOSARIO: AGUJEROS NEGROS: BIBLIATECA

Fuente: La Bella Teoria

Agujeros negros/blancos y paradigma holografico

Curiosidades sobre hologramas
Además de ser tridimensional, la imagen registrada en un holograma difiere
de una fotografía convencional en un sentido muy importante.Si se corta
una fotografía normal por la mitad, cada parte contendrá sólo la mitad de
la imagen contenida en la fotografía original. En cambio, si se corta un
holograma por la mitad y se proyecta un haz de láser a través de una de
las secciones, se comprobará que cada mitad contiene la imagen
completa del holograma original, con menor definición. Cada
diminuta parte del holograma contiene no sólo su propio "bit" de
información, sino también todo otro "bit" de información correspondiente
al resto de la imagen; en consecuencia, se puede cortar un holograma
en pedazos y cada porción individual contendrá una versión borrosa pero
completa de la imagen entera. Dicho de otro modo, en un holograma
cada parte de la imagen interpenetra todas las demás partes,
de la misma forma que en el universo no local todas sus partes se interpenetran.

Seguir leyendo.. (El universo como holograma multidimensional)

Agujero negro/agujero blancoEn una ocasión, meditando sobre
este fenómeno tan asombroso
pensé en lo que significan los
agujeros negros con relación al
resto del universo. En cierta
forma, pensé, si admitimos que el
universo es un inmenso holograma
(David Bohm), cada agujero negro supone una especie de "corte", o separación, en dicho holograma. En un sentido clásico esa separación no tendría trascendencia pero en el sentido holográfico ese pedazo de universo separado intentaría reproducir, de forma más borrosa, al universo entero:
Podría significar que se abre a un nuevo espacio-tiempo, en forma de agujero blanco, creando un nuevo universo con una constante
de Planck mayor que en el nuestro, porque supondría una menor
definición, un "grano fotográfico" mayor y un universo "más borroso",
con menor grado de información.

Constante de mínima acción y máxima información en una región del espacio
Continuando con este razonamiento y partiendo de la igualdad que liga tres
constantes universales para definir la menor longitud posible Lp (longitud
de Planck), (Lp)² = h G/c³, observamos que el cociente Lp²/h que liga el
cuanto de acción con la superficie de Planck lo podemos igualar a un cociente
de constantes G/c³(constante de la gravitación universal dividida por
velocidad de la luz al cubo). A priori, parece lógico que si en un universo
nuevo emergente, más "borroso" que el nuestro, el valor del cuanto de
acción es mayor también lo debería ser la mínima longitud definible en él.
Por lo que vemos, realmente, queda relacionado el valor de h no con Lp
sino con Lp² , con una superficie. Seguir leyendo...
Es significativo, porque la máxima información contenida en
cualquier región del espacio depende de la superficie que la
envuelve, expresada en unidades mínimas de superficie de
Planck (Lp² ). En cierta forma parece que, en el hipotético caso de que
en otros universos la constante de mínima acción de Planck sea diferente,
ésta estaría relacionada con la cantidad de información que puedan encerrar
dichos universos.

Fuente: Xatakaciencia

Diez curiosidades sobre los agujeros negros

Los agujeros negros se crean cuando una estrella agota su combustible (que es ella misma, claro) y la materia restante, si queda suficiente, colapsa debido a su propia gravedad, convirtiéndose en una singularidad (un punto sin volumen y de densidad infinita).
Pero no todas las estrellas pueden transformarse en agujero negro: debe tener con una masa mínima que es 25 veces superior a la masa de nuestro Sol. En la Vía Láctea, menos de 1 estrella de cada 1.000 dispone de masa suficiente para transformarse en un agujero negro.
El agujero negro más cercano a la Tierra es Cygnus X-1. Para que la Tierra fuera engullida por este agujero negro, tendría que estar a menos de 21 km de ella. No hay que temer, pues: Cygnus X-1 se encuentra a una distancia de 8.000 años luz.
Los agujeros negros acostumbran a ser más pequeñops de lo que imaginamos. Un agujero típico, por ejemplo, tiene un radio de solo 30 km. Si el Sol, cuyo radio actual es de 700.000 km, fuera sustituido por un agujero negro de la misma masa, éste tendría un radio de sólo 3 km. La órbita de la Tierra no se vería afectada.
El agujero negro supermasivo del centro de la Vía Láctea es 4 millones de veces más masivo que el Sol, y tiene un anchura de 24 millones de km. Se encuentra a 30.000 años luz de nosotros. Está muy lejos de nosotros, sí, aunque deberíamos preocuparnos si ese agujero negro fuera como el que existe en el centro del cúmulo de galaxias de Perseo: es un agujero cuyas ondas expansivas de la energía que caen en él afectan a la materia que se halla a 300.000 años luz de distancia.
Los agujeros negro no son completamente negros, en realidad se supone que deberían brillar débilmente, ya que estos emiten radiación. Esto fué descurbierto por Stephen Hawking quien en 1976, por eso se le atribuye el nombre de Radiación de Hawking.
Ya para 1796, el matemático Pierre Laplace sugirió la idea de un objeto con una concentración de masa tal, que atrapara incluso a la luz. Fue el físico John Archibald Wheeler (1911-2008), quien además acuñó el concepto ‘agujero negro’.
El número de agujeros negros podría ser incluso mayor que el número de estrellas visibles.
El catedrático de Física Teórica de la Universidad de Caltech (California), Kip Thorne, ha sugerido que la colisión entre agujeros negros provoca vibraciones y temblores en el espacio-tiempo que se propagan a través de ondas gravitatorias por todo el universo a la velocidad de la luz.
Imágenes de la NASA de como un agujero negro va devorando una estrella:

Fuente:Observatorio

¿Qué verías si fueses directo hacia un agujero negro?

Arriba hay una imagen generada por ordenador que resalta cómo serían de extrañas las cosas que veríamos.

El agujero negro posee una gravedad tan fuerte que la luz se tuerce sensiblemente hacia él; provocandodistorsiones visuales muy apreciables.

Cada estrella del marco normal tiene al menos dos imágenes brillantes; una a cada lado del agujero negro.

Cerca del agujero negro puedes ver el cielo completo; la luz de todas direcciones se curva a su alrededory regresa hacia ti.

El mapa original del fondo fue realizado desde el sondeo celeste en infrarrojos denominado 2MASS, con estrellas del catálogo de Henry Draper sobreimpresionadas.

Se cree que los agujeros negros son el estado más denso de la materia, existiendo evidencias indirectasde su presencia en sistemas estelares binarios y en los centros de cúmulos globulares, galaxias ycuásares.

Fuente: Astrofísica y física

¿Cuánta masa crea un agujero negro?

de Astrofísica y física de Verónica Casanova

Utilizando el Very Large Telescope (VLT) de ESO en el norte Chile, astrónomos europeos han demostrado por primera vez que un magnetar -un inusual tipo de estrella de neutrones- se formó a partir de una estrella de al menos 40 veces la masa del Sol. El resultado desafía las actuales teorías sobre evolución estelar pues se esperaba que una estrella tan masiva como ésta se convirtiera en un agujero negro, no en un magnetar. Esto genera una pregunta fundamental: ¿cuán masiva tiene que ser realmente una estrella para convertirse en un agujero negro?

Para llegar a estas conclusiones, los astrónomos miraron en detalle el extraordinario cúmulo estelar Westerlund , ubicado a 16.000 años-luz de distancia, en la austral constelación de Ara (el Altar). A partir de estudios anteriores, los astrónomos sabían que Westerlund 1 es el súper cúmulo de estrellas más cercano conocido, con cientos de estrellas muy masivas en su interior -algunas que brillan con un resplandor similar a casi un millón de soles- y una extensión de unas doscientas veces el diámetro del Sol (similar a la órbita de Saturno).

“Si el Sol estuviese ubicado en el corazón de este notable cúmulo, nuestro cielo nocturno estaría lleno de cientos de estrellas tan brillantes como la Luna llena”, dice Ben Ritchie, autor principal del artículo que presenta estos resultados.

Westerlund 1 es un fantástico zoológico estelar, con una población de estrellas diversa y exótica. Las estrellas del cúmulo tienen algo en común: todas alcanzan la misma edad, estimada en entre 3,5 y 5 millones de años, debido a que el cúmulo se creó en un solo evento de formación estelar.

Un magnetar es un tipo de estrella de neutrones con un campo magnético tremendamente fuerte –1015 veces más fuerte que el de la Tierra-, que se forma cuando ciertas estrellas explotan como supernovas. El cúmulo Westerlund 1 alberga uno de los pocos magnetares conocidos en la Vía Láctea. Gracias a que se encuentra en el cúmulo, los astrónomos pudieron llegar a la notable deducción de que este magnetar debe haberse formado a partir de una estrella al menos 40 veces más masiva que el Sol.

Como todas las estrellas en Westerlund 1 tienen la misma edad, la estrella que explotó y dejó un remanente de magnetar debió tener una vida más corta que las estrellas sobrevivientes en el cúmulo. “Como el tiempo de vida de una estrella está directamente relacionado a su masa –mientras más masiva sea una estrella, más corta será su vida-, si podemos medir la masa de cualquier estrella sobreviviente sabremos con seguridad que la estrella de vida más corta que se convirtió en el magnetar debió ser incluso más masiva”, dice el coautor y líder del equipo Simon Clark. “Esto tiene gran importancia pues no existe una teoría aceptada sobre cómo se formaron estos objetos extremadamente magnéticos”.

Los astrónomos, por tanto, estudiaron las estrellas que pertenecen al sistema doble eclipsado W13 en Westerlund 1, utilizando el hecho de que en un sistema como éste las masas pueden ser calculadas directamente a partir del movimiento de las estrellas.

Al comparar con estas estrellas, descubrieron que la estrella que se convirtió en un magnetar debió tener al menos 40 veces la masa del Sol. Esto prueba por primera vez que los magnetares pueden desarrollarse a partir de estrellas que, por su gran masa, se esperaría que formen agujeros negros. Hasta ahora se suponía que las estrellas con masas iniciales de entre 10 y 25 masas solares se convertían en estrellas de neutrones, mientras que aquéllas sobre 25 masas solares producían agujeros negros.

“Estas estrellas deben deshacerse de más de 9 décimos de su masa antes de explotar como supernova, o de otra forma crearían un agujero negro”, dice el coautor Ignacio Negueruela. “Pérdidas de masa tan enormes antes de la explosión presentan grandes desafíos a las actuales teorías de evolución estelar”.

“Esto genera la inquietante pregunta de cuán masiva tiene que ser una estrella para colapsar y formar un agujero negro, si estrellas que son más de 40 veces más masivas que nuestro Sol no pueden conseguir esta proeza”, concluye el coautor Norbert Langer.

El mecanismo de formación preferido por los autores de este estudio postula que la estrella que se convirtió en magnetar –la progenitora- nació con una compañera estelar. A medida que ambas estrellas se fueron desarrollando, comenzaron a interactuar, consumiendo la energía derivada del movimiento orbital en eyectar grandes cantidades de masa desde la estrella progenitora. Si bien la compañera no es actualmente visible en la zona del magnetar, ello puede deberse a que la supernova que formó el magnetar provocó el quiebre del sistema binario, eyectando a ambas estrellas a alta velocidad desde el cúmulo.

“Si este es el caso, los sistemas binarios jugarían un rol clave en la evolución estelar, provocando pérdidas de masa - una “dieta” cósmica perfecta para estrellas de gran peso, que permite perder hasta un 95% de la masa inicial”, concluye Clark.

Enlace original:ESO.

Fuente: MIGUI

La guía definitiva sobre agujeros negros para no expertos.

de MiGUi de MiGUi

Publican en New Scientist un artículo monográfico sobre agujeros negros titulado Instant Expert: Black holes(by Michael Marshall). Este extenso artículo o más bien, monografía, pretende ser un compendio divulgativo sobre agujeros negros, algo así como la guía definitiva para el público no experto. Y como creo que se trata de un ejemplar artículo divulgativo lo traduzco para que el público que no entiende el inglés no se quede sin poder disfrutar de esta joyita. Vamos a ello.

En las profundidades del espacio y en el corazón de las galaxias acechan monstruos: agujeros en el espacio que atrapan a los incautos que se atreven a acercarse. Esa es la visión popular de los agujeros negros. Pero estas bestias cósmicas son incluso más fascinantes – y temibles- de lo que su reputación sugiere.
Visiones oscuras
El concepto de un objeto tan masivo que ni tan siquiera la luz es capaz de escapar su atracción gravitatoria fue modelado inicialmente el 1783. El geólogo John Michell escribió una carta a la Royal Society contando que si una estrella fuera lo bastante masiva un cuerpo cayendo desde una altura infinita hacia él habría adquirido en su superficie una velocidad superior a la de la luz, y toda la luz emitida desde tal cuerpo sería obligada a retornar por su propia gravedad.
Este punto de vista fue rechazado por más de un siglo, porque los físicos creían que la luz no podía ser desviada por la gravedad. A pesar de ello, la teoría de la relatividad general de Einstein de 1915 predijo que esta desviación sí que ocurre tal como se demostró experimentalmente. Esto implica que estos cuerpos capturadores de luz sugeridos por Michell podían ser posibles, aunque Einstein se mostraba reacio a aceptar que un objeto tan extraño pudiera existir en realidad.
El término “agujero negro” fue acuñado por el físico cuántico John Wheeler, que también ideó el término “agujero de gusano”. Los físicos teóricos han dedicado décadas a demostrar que los agujeros negros son consistentes con las ideas de Einstein y que se comportan tal y como deberían hacerlo. Entonces el desafío consiste en encontrar uno.
A la caza de los agujeros negros
Habida cuenta de que los agujeros negros son negros, tal y como es el espacio, deberíamos esperar que seandifíciles de localizar. Pero de hecho, hay astrónomos que los pueden buscar.
Por ejemplo, los agujeros negros provocan un enorme empuje gravitacional en las estrellas de sus inmediaciones. Este empuje, y la existencia de los agujeros negros, pueden inferirse de la observación del movimiento de las estrellas. En algunos casos las estrellas aparecen orbitando un compañero invisible y, si los cálculos demuestran que su masa es superior a cierta cantidad, es probablemente un agujero negro.
La intensidad gravitatoria de un agujero negro también tiende a atraer gas y polvo, que forma un “disco de acreción” a su alrededor. La fricción producida en el disco calienta el material, haciendo que se emitaninmensas cantidades de radiación, que los telescopios pueden detectar. Algunos modelos sugieren que los discos de acreción pueden alcanzar el tamaño de un sistema solar y brillar tanto como una estrella.
Otro tema es que la luz de las estrellas que se encuentra detrás de un agujero negro, visto desde la Tierra, debería ser desviada por la gravedad. Este proceso se llama lente gravitacional, y las mediciones de la desviación de la luz pueden ser utilizadas para inferir la existencia de un agujero negro.
Esto podría sonar a evidencia circunstancial, pero la mayoría (aunque no todos) de los astrónomos convienen en que la evidencia es lo bastante fuerte para aceptar que los agujeros negros existen. Y están cada vez más cerca de obtener una imagen directa de la bestia evasiva. En los últimos años, han encontrado evidencia de materia que se desvanece en una región donde se sospecha que hay un agujero negro, sugiriendo que ha sido devorada, y los telescopios más potentes podrían ser capaces de tomar imágenes directas de las trazas de un agujero negro en los próximos años.
Persiguiendo el calor
Puede que haya muchas otras maneras de captarlos. Parece contradictorio: todo el mundo “sabe” que los agujeros negros no permiten que nada, ni tan siquiera la luz, se escape. Pero hace 30 años Stephen Hawkingsugirió que deberían emitir calor.
Incluso en el espacio vacío, pares de partículas (una de materia y otra de antimateria) pueden pasar a existir por un instante antes de aniquilarse entre sí y desaparecer. Si esto sucede cerca del horizonte de sucesos de un agujero negro, uno de los compañeros puede ser succionado por el agujero negro mientras que el otro escapa. Desde el punto de vista del mundo exterior, el agujero negro ha emitido una partícula.
Esto nunca se ha observado en la realidad, pero los investigadores han desarrollado modelos de horizontes de sucesos y simulaciones por ordenador que sugieren que debería ocurrir.
Y si la radiación de Hawking existe, los agujeros negros, con su inmenso poder, deberían evaporarse lentamente.
Como crear un agujero negro
Los agujeros negros se forman cuando las estrellas más masivas colapsan sobre sí mismas. A medida que la gravedad empuja las capas más externas hacia el interior, la estrella aumenta su densidad cada vez más. Eventualmente su campo gravitatorio se vuelve tan intenso que la luz emitida por la estrella se ve afectada, volviéndose hacia la superficie en vez de salir al exterior.
Una vez la estrella ha pasado por este punto crítico, toda la luz es devuelta, sin posibilidad de escapar.
El colapso final es un evento sucio y caótico que puede llevar más de un día. Esto puede producirespectaculares chorros de rayos gamma o explosiones de supernova. Pero en algunos casos al menos, ocurresin acompañamiento de fuegos artificiales, y es en estos casos en los que parecería que la estrella sedesvanece sin dejar rastro.
Hay otras maneras en las que un agujero negro puede formarse, al menos en teoría. Por ejemplo, podrían formarse pequeños agujeros negros cuando los rayos cósmicos de altas energías colisionan con moléculas en las capas altas de la atmósfera. (El hecho es que esto no tiene ningún tipo de efecto catastrófico sobre la Tierra, y si ocurre, es una de las razones por las que los físicos del CERN en Ginebra, Suiza, están tan seguros de que las historias de miedo sobre agujeros negros producidas en el Large Hadron Collider no tienen fundamento).
Una forma, múltiples tamaños
El proceso de colapso destruye cualquier característica original de la estrella salvo la masa, el electrón y la carga eléctrica: cualquier otra cosa es radiada en forma de ondas gravitatorias. El agujero negro resultante se dice que “no tiene pelo” para indicar que no hay trazos de su existencia anterior. Así que los agujeros negros únicamente pueden cambiar en términos de estas cantidades, y la más obvia es su masa.
Los agujeros negros varían enormemente en tamaño, desde Goliats con la masa de un millón de estrellas a otros literalmente microscópicos. Los astrónomos los clasifican en cuatro clases, a saber:

Agujeros negros supermasivos poseen como mínimo 100.000 veces la masa de nuestro sol. Se encuentran a menudo en el centro de las galaxias pero no está claro cómo alcanzan semejante tamaño: el mayor conocido tiene la masa de 18.000 millones de soles. Y se sugiere que existe un límite superior. Ningún agujero negro podría tener más de 50.000 millones de masas solares.

Agujeros negros intermedios son la oveja negra de la familia. Su masa está entre centenares y miles de veces la de nuestro sol, hasta que recientemente ha habido una pequeña evidencia de que existen. Aunque, ciertas fuentes de rayos X y misteriosas estrellas errantes han aumentado la credibilidad. Los agujeros negros intermedios podrían haberse formado cuando estrellas errantes colisionan entre sí, y fundiéndose con varias estrellas sucesivamente.

Agujeros negros de masa estelar tienen masas del orden de la de nuestro Sol. El mayor conocido tiene 33 masas solares, mientras que el más pequeño tan sólo 3.8 masas solares.

Los Micro agujeros negros son hipotéticos. Muchísimo más pequeños que una estrella, deberían ser presa fácil de la radiación de Hawking y evaporarse muy deprisa, así que no podemos esperar encontrar ninguno ahora mismo. Aunque, podrían haberse formado inmediatamente después del big bang, cuando el cosmos era extremadamente caliente y denso. Este tipo de objetos ancestrales se llaman agujeros negros primigenios y deberían existir en un amplio rango de tamaños, desde microscópicos hastasupermasivos. Únicamente el más masivo de todos ellos podría haber sobrevivido hasta la actualidad.

La carga de un agujero negro y su rotación pueden afectar a su comportamiento. Por ejemplo, la rotación puede causar que algunos agujeros negros expulsen violentos chorros de materia, tal y como se describe en la siguiente sección, podría además revelarnos su mayor secreto.
Anatomía de un agujero negro
A pesar de numerosos intentos de modelar lo que ocurre en un agujero negro, nadie lo sabe con seguridad. El modelo que predomina sobre el interior de un agujero negro sugiere que su corazón es una región infinitamente densa conocida como singularidad.
Si la idea de infinitamente denso te resulta difícil de entender, no te preocupes: este concepto que suena tan paradógico aparece porque las leyes de la física se rompen en ese extremo. Mientras no tengamos una teoría que integre la mecánica cuántica y la gravedad, los físicos teóricos están igual de desconcertados que cualquier otro sobre lo que ocurre dentro de un agujero negro, aunque no han cesado en el empeño de averiguarlo.
Dado que las singularidades rompen las conocidas leyes de la física de forma tan espectacular, Roger Penrose y otros propusieron la “hipótesis del censor cósmico” según la cual, toda singularidad ha de estar rodeada por un horizonte de sucesos. No es una barrera física sino un punto de no retorno: los objetos que pasan a través de ella nunca pueden escapar del agujero negro (ver a continuación para entender cómo la mecánica cuántica fundamenta esta idea). Por tanto la singularidad está escondida del resto del universo: nunca veremos una singularidad “desnuda”.
La hipótesis del censor cósmico nunca se ha demostrado, y con el paso de los años han habido intentos de mostrar que las singularidades desnudas pueden existir. De hecho, algunos sugieren que los agujeros negros con carga y que rotan muy rápido podrían ser persuadidos a revelar la singularidad, y otros han mostrado queesto no funcionaría.
Destruyendo un agujero negro
Cada vez que un agujero negro “emite” una partícula de radiación de Hawking, debe perder parte de su masa. A lo largo de miles de millones de años, incluso los agujeros negros más masivos deberían adelgazar y eventualmente desaparecer. Y esto nos conduce a un enorme problema.
Si conoces la masa, carga eléctrica y el momento angular de un agujero negro, sabes absolutamente todo lo que necesitas conocer (N. del T. Con tres números es suficiente). Para describir completamente a una estrella, en el extremo opuesto, deberías conocer absolutamente todo acerca de cada una de las partículas que la constituye. Por tanto una inmensa cantidad de información se desvanece aparentemente cuando el agujero negro se forma. Y esta información no puede escaparse sencillamente del agujero negro, porque esto implicaría viajar más deprisa que la luz.
Si el agujero negro fuese a existir para siempre, la información quedaría almacenada en su interior. Pero si el agujero negro termina por evaporarse, tal y como obliga la radiación de Hawking, entonces la información se destruye irremediablemente y las leyes de la mecánica cuántica no lo permiten. Esta es la llamada paradoja de la información (N. del T: El principio holográfico y la paradoja de la información).
Muchas de las soluciones propuestas involucran el replantearse los agujeros usando la teoría de cuerdas. Estas soluciones llevan hacia consecuencias extrañas pero físicamente plausibles: por ejemplo, un objeto lanzado en el interior de agujero negro podría existir en dos lugares al mismo tiempo, o que la singularidad se convertiría en un “pelusón” de cuerdas subatómicas.
La paradoja también se puede resolver si los agujeros negros no contienen una singularidad verdadera, o si tal como Stephen Hawking sugiere, la radiación de Hawking contiene dicha información, aunque en un enmarañado e ilegible estado. Incluso se ha sugerido que los agujeros negros podrían ser agujeros de gusano: puertas hacia otros universos.
Cuando los agujeros negros colisionan
Pese a la imagen popular de los agujeros negros como monstruos que acechan para capturar a los desprevenidos, al menos algunos han sido observados surcando velozmente el espacio. Esto eleva la posibilidad de que colisionen entre ellos, si las condiciones son las apropiadas.
Si lo hicieran, las simuladores por ordenador sugieren que podrían fundirse para formar un agujero negro más grande. Hay tres tipos de situaciones que han sido simuladas con éxito.
Este tipo de agujeros negros podrían revelarse por su efecto en la forma de las galaxias que los contienen, y en los restos infrarrojos y ultravioletas.
No se han visto colisiones directamente, pero los astrónomos han encontrado varios agujeros negros muy cercaunos de otros e incluso algunos que se orbitan entre sí y otros que de hecho se encuentran en rumbo de colisión.
Viviendo con un agujero negro
El vecindario de un agujero negro puede ser un lugar muy ocupado. Tal como ya se mencionó antes, un agujero negro puede acumular todo el polvo en un disco de acreción, pero esto es sólo el comienzo.
Se ha observado materia cayendo en espiral en un agujero negro, y la gravedad de un agujero negro puede ocasionar que los fotones temporalmente orbiten a su alrededor.
En una escala mayor, muchos agujeros negros podrían disparar inmensos chorros de materia muy energética, alimentados por potentes campos magnéticos. En un caso, estos chorros han demostrado producir burbujas de hasta 300.000 años luz de diámetro.
Aunque resulte sorprendente, las simulaciones demuestran que las estrellas se pueden formar en la vecindad de un agujero negro, aunque las que se aventuren demasiado cerca serían destruídas.
Tal y como podríamos esperar, algunas estrellas sin suerte son devoradas por agujeros negros. Algunos agujeros negros lo hacen visiblemente, liberando explosiones de rayos gamma y rayos X, cada vez que se alimentan, mientras que otros son de comer menos y emiten muy poca radiación a la hora de comer.
Galaxias y agujeros negros
Los astrónomos generalmente están de acuerdo en que los agujeros negros acechan en el centro de muchas galaxias, y han identificado candidatos plausibles en muchas de ellas, incluyendo nuestra vecina la galaxia enana M32 y nuestra propia, La Vía Láctea.
El agujero negro del centro de la Vía Láctea ha sido estudiado a fondo. En estos momentos se encuentra enperiodo de ayuno sin devorar ningún trozo de materia significativo desde hace varias décadas, pero si encuentra alguna presa nueva volverá a hacerlo de nuevo.
Han habido además declaraciones sobre si existe un segundo agujero negro más pequeño en el centro galáctico, pero la evidencia actual es insuficiente. Además, se ha propuesto que el mayor agujero negro devoró a su hermano pequeño.
Cuando las galaxias colisionan, sus agujeros negros centrales deberían colisionar igualmente. Hay razones para creer que estas colisiones podrían eyectar a uno o a ambos agujeros negros, mandándolos hacia el espacio intergaláctico.
Se ha sugerido que estos agujeros negros deben estar ahí cuando se forme una galaxia o incluso, que directamente siembran la formación de galaxias. Aunque, algunas galaxias parecen no tenerlos, con lo que el asunto no está zanjado todavía.
La conexión cósmica
Incluso si los agujeros negros no son responsables de formar las galaxias, siguen siendo extremadamente importantes para nuestro entendimiento del universo como un todo.
Puede que hayan sido los responsables de burbujas cósmicas en el universo primitivo. Han podido ser además la fuente de poder detrás de quasars increíblemente luminosos y también de explosiones de rayos cósmicos de muy alta energía. Incluso si se evaporasen de forma violenta podrían ayudarnos a revelar dimensiones espaciales adicionales.
Y pese a su formidable naturaleza, puede que incluso lleguen a estar al servicio del hombre, actuando como el acelerador de partículas definitivo. Los teóricos han sugerido incluso que podrían llegar a servir de motor para naves interestelares.
Es un camino largo, pero puede que los agujeros negros ayuden a nuestros descendientes a explorar el universo, además de ayudarnos a entenderlo.

Fuente: Astrofísica y física

Agujeros negros de giro retrógrado

de Verónica Casanova

¿Por qué algunos agujeros negros supermasivos pertenecientes a los núcleos activos de galaxias emiten chorros que pueden vaporizar sistemas solares enteros, mientras que otros no emiten jets tan energéticos?
El doctor Dan Evans, investigador postdoctoral en el MIT cree haber encontrado la causa. Según este investigador esta diferencia es debida a que algunos agujeros negros giran hacia atrás con respecto a su disco de acreción.
Durante dos años, Evans ha estado comparando varias docenas de agujeros negros pertenecientes a los núcleos de diferentes galaxias con sus emisiones energéticas. En su estudio, por lo tanto, ha tenido en cuenta no sólo los agujero negros con o sin jets, sino que ha estudiado también sus discos de acrección y las acumulaciones de gas y polvo que rodean a sus respectivos horizontes de sucesos.
Al examinar la luz reflejada en el disco de acreción de un agujero negro , concluyó que los jets se pueden formar en las afueras del agujero negro que tienen un giro retrógrado, o que giran en sentido contrario a su disco de acreción. Aunque Evans lleva cinco años sospechando de la existencia de este giro retrógrado, no ha podido demostrar su teoría hasta obtener las evidencias observacionales proporcionadas por el observatorio japonés Sukazu.

Con estos datos, Evans y sus colegas del Centro Harvard-Smithsoniano para la Astrofísica,la Universidad de Yale, la Universidad de Keele y la Universidad de Hertfordshire en el Reino Unido, analizaron los espectros de los núcleos galácticos activos con un par de jets situados a unos 800 millones de años luz en una galaxia activa llamada 3C 33.
Los astrofísicos pueden ver las firmas de emisión de rayos X de las regiones interiores del disco de acreción, que se encuentran cerca del borde de un agujero negro, como resultado de la existencia de un anillo o corona caliente que se encuentra sobre el disco y que emite la luz (radiación electromagnética) que puede ser detectada por un observatorio como Suzaku. Además de la luz directa, una fracción de la luz pasa por debajo de la corona en el disco de acreción del agujero negro y es reflejada por la superficie del disco, lo que resulta en un patrón de firma espectral llamada joroba de reflexión Compton, también detectable por Suzaku.
Pero el equipo de Evans no pudo localizar la joroba perteneciente a la reflexión Compton en la emisión de rayos X de 3C 33, y sólo pudieron contemplar el espectro directo de rayos X. Para los científicos este dato proporciona una evidencia crucial de que el disco de acreción de un agujero negro con jet se ha truncado, es decir, que falta la parte interior del disco, por lo que no se puede reflejar la luz de la corona. Según modelos informáticos, esta ausencia del disco puede deberse al giro retrógrado del agujero negro, que empuja hacia afuera de la órbita, la porción más interna del material de acreción como consecuencia de efectos relativistas.
Esta ausencia crea una brecha entre el disco y el centro del agujero negro que conduce a la acumulación de los campos magnéticos que proveen la fuerza de un chorro de combustible.
Diversos modelos informáticos avalan la evidencia de que tras la fusión de dos galaxias y sus respectivos agujeros negros centrales, el agujero negro resultante puede poseer un giro retrógrado.

Más información en el enlace.

Fuente: Ciencia Kanija

Los agujeros negros pueden formar anillos, hélices e incluso la forma de Saturno

de Kanijo

La Teoría de Cuerdas implica que los agujeros negros puede aparecer en todo tipo de formas y sabores, de acuerdo con una cosmóloga que ha catalogado todos los tipos conocidos.
La Teoría de Cuerdas es la mejor opción de los físicos para una Teoría Unificada de todas las interacciones, pero trae consigo algunas extrañas predicciones. Una de ellas es que el espacio-tiempo consta de 10 dimensiones en lugar de las cuatro a las que estamos acostumbrados. Y eso genera algunas intrigantes cuestiones.

Una de ellas es qué forma pueden tomar las singularidades en este espacio de más dimensiones. En 4 dimensiones, la única solución es una esfera, y este es el tipo de agujeros negros que han imaginado los cosmólogos.
Pero en mayores dimensiones, hay todo tipo de soluciones alternativas. Hemos observado la posibilidad de anillos negros, pero hoy, María Rodríguez del Instituto Max Planck de Física Gravitatoria en Golm, Alemania, recopila un catálogo de todas las especies conocidas de agujeros negros.
Resulta que hay toda una colección de soluciones para los agujeros negros. Aquí tienes unas pocas: el saturno negro, el anillo helicoidal negro, el di-anillo negro, la pajarita negra y el timbre de bicicleta negro, así como los plegamientos negros más generales.
Aunque estas soluciones existen matemáticamente, pueden o no existir en el universo real. De hecho, Rodríguez es capaz de calcular ciertos criterios que deben cumplir las soliciones que se espera que existan en el mundo real. Por ejemplo, un anillo negro sólo puede existir si hay suficiente repulsión centrífuga para evitar que colapse.
Rodríguez señala que la lista es incompleta. “El catálogo de distintas especies (soluciones exactas) de agujeros negros muestra una estructura muy rica, pero parece lejos de estar completo”.
Esto lo hace un tema interesante para los ambiciosos cosmólogos. Pero te lo advierto: hay una buena razón por la que la lista está incompleta. Las soluciones en este espacio de más dimensiones son tremendamente difíciles de encontrar.
No obstante, sería bueno descartar la posibilidad de su existencia o calcular si pueden distinguirse observacionalmente de los agujeros negros esféricos comunes.

Artículo de Referencia: arxiv.org/abs/1003.2411: On the Black Holes Species (By Means Of Natural Selection)
Fecha Original: 15 de marzo de 2010
Enlace Original

Fuente: La pizarra de Yuri

¿Qué pasaría si un agujero negro entrara en el sistema solar?

de La pizarra de Yuri de Yuri

Nada existe para ser temido. Sólo para ser entendido.
–María Curie.

Por su singularidad, en todos los sentidos, los agujeros negros constituyen uno de los objetos astronómicos que más han cautivado la imaginación del público. Y se oye muchas veces la pregunta: ¿qué sucedería si una de estas rarezas cósmicas se aproximara a nuestro sistema solar, o incluso penetrara en él? Muchos piensan que se nos tragaría sin remisión, ñam. Y sin embargo, no tienen razón. ¿Cómo es eso posible?

Agujeros negros.

Un agujero negro es una región del espacio de donde nada, ni siquiera la luz, puede escapar; los causa una deformación del espaciotiempo debido al colapso gravitacional de una masa. Teóricamente, cualquier cantidad de masa formará un agujero negro si su propia gravedad es capaz de comprimirla sobre sí misma hasta que se vuelva tan pequeña como su radio de Schwarzschild; en el caso del Sol esto serían unos tres kilómetros y, en el de la Tierra, de unos nueve milímetros. En principio, cualquier masa mayor que unamasa de Planck podría formar uno; una masa de Planck equivale a unos pocos microgramos.

Sin embargo, los agujeros negros pequeños (llamados microagujeros negros o agujeros negros mecanocuánticos), en caso de existir, tienden a perder materia en vez de capturarla. Este fenómeno se conoce como evaporación de Hawking o radiación de Hawking-Bekenstein (y este es uno de los muchos motivos por los que quienes creían que el LHC iba a destruirnos están equivocados). Alimentar un microagujero negro es como querer llenar una bañera sin fondo: si abrimos el grifo lo bastante, por un momento parecerá que está llena de agua, pero al instante ya no se hallará allí.

Para que un agujero negro llegue a formarse y ser estable, hace falta una masa implicada equivalente más o menos al triple que nuestro Sol, con un mínimo absoluto en una vez y media (en la práctica, si no llega a 2,7 veces el Sol se convertirá en una estrella de neutrones, no un agujero negro). Este es el límite TOV (Tolman-Oppenheimer-Volkoff), que se deriva directamente del Principio de Exclusión de Pauli y dellímite de Chandrasekhar para la formación de materia degenerada. Dicho en pocas palabras: ni siquiera toda la masa del sistema solarjunta es suficiente como para que llegue a producir un agujero negro estable. El candidato más pequeño a agujero negro que conocemos en la actualidad, XTE J1650-500 en la constelación del Altar, es casi cuatro veces más masivo que el Sol (y el sistema solar).

Los agujeros negros se forman cuando una estrella lo bastante masiva se queda sin combustible y muere. Las estrellas, como nuestro Sol, son fundamentalmente grandes acumulaciones del hidrógeno primigenio concentradas por atracción gravitatoria en una esfera cada vez más compacta y densa. Hay un punto en que la presión (y con ella la temperatura) es capaz de superar la repulsión electrostática entre los núcleos atómicos, y entonces puede comenzar la fusión del hidrógeno y el deuterio primordial. En ese momento la estrella se enciende y equilibra; dicho muy burdamente, la explosión termonuclear constante que padece contrarresta el colapso gravitatorio que la formó. Así, permanece estable durante cientos, miles o decenas de miles de millones de años en forma de una esfera energética; tal cosa es una estrella, un sol. El nuestro se formó junto con la Tierra y el resto de los planetas hace unos 4.500 millones de años, y durará otros tantos.

Durante este proceso, las estrellas más antiguas (llamadas la población III) comenzaron a producir por fusiónnúcleos atómicos más pesados; todos los elementos hasta el 26 (hierro), incluyendo grandes cantidades de helio que vino a sumarse a su contenido en helio primordial. Conforme las estrellas van consumiendo su hidrógeno, la fusión se debilita. Entonces, la fuerza gravitatoria vuelve a ser más intensa que la explosión sostenida, y comprime el sol hasta un nuevo punto en el que es posible la fusión del helio. A continuación pueden ocurrir tres cosas distintas, dependiendo de su masa.

Las pequeñas (menos de la mitad del Sol, con mucho las más comunes del universo) no tienen masa suficiente como para provocar tanta presión que el helio llegue a encenderse (la fusión del helio sólo se produce a presiones y temperaturas muy altas). Entonces se convierten lentamente en enanas rojas, fusionando lentamente su hidrógeno residual durante billones de años. Algunas pasarán por una fase de enana blanca (con nova o sin nova) y finalmente, dentro de muchísimo tiempo, todas ellas esencialmente se apagarán en forma de enanas negras.

Las de mediano tamaño (más o menos como nuestro Sol) sí pueden causar compresión gravitatoria suficiente como para que el helio fusione. Esto embala la fusión del hidrógeno residual, y entonces la estrella crece y se expande hasta convertirse en una gigante roja. Cuando eso le ocurra a nuestro Sol dentro de cinco mil millones de años, se tragará a Mercurio y Venus y no está claro si también a la Tierra, pero en todo caso ésta resultará abrasada por completo (en realidad el proceso empezará mucho antes: en tres mil millones de años el agua terrestre se habrá evaporado y con ella la vida). Las gigantes rojas consumen su combustible muy rápidamente y además expulsan sus capas exteriores de materia, formando nebulosas, por lo que sólo duran unos millones de años antes de convertirse también en enanas blancas y finalmente apagándose como enanas negras dentro de cantidades abismales de tiempo.

Pero las grandes comienzan a fusionar helio masivamente y entonces se pueden convertir en una diversidad de monstruos cósmicos que normalmente culminan con alguna clase de fenómeno catastrófico. Consumen a toda velocidad el helio y el hidrógeno residual, y las más gigantescas empiezan a hacerlo también con el carbono, el neón, el oxígeno e incluso el silicio que han producido durante las reacciones anteriores; resulta complicado imaginar la clase de densidad y temperatura precisas para fusionar núcleos de elementos como el silicio. Algunas se transforman en subgigantes o gigantes, pero las verdaderamente enormes llegan a formarsupergigantes e incluso hipergigantes como VV Cephei A o VY Canis Majoris; si nuestro Sol fuera una de estas, su esfera llegaría casi hasta Saturno.

Se consumen tan deprisa que no viven mucho: unos pocos millones de años (y, cuando empiezan a fusionar silicio, ya sólo les quedan cinco días). Suelen acabar en forma de supernovas: lo que viene siendo una explosión termonuclear de calibre cósmico, más brillante que una galaxia entera. Y cuando lo hacen como una supernova por colapso nuclear, el núcleo residual evoluciona hasta transformarse en una estrella compacta: enanas blancas, estrellas de neutrones, estrellas exóticas o la forma extrema de colapso gravitacional que forma un agujero negro. Otras, las absurdamente gigantescas, pueden implosionar directamente hacia este mismo final.

El candidato claro más cercano para sufrir uno de estos procesos de manera inminente (si es que no ha ocurrido ya y el frente fotónico está en camino) es nuestra vieja amiga Betelgeuse, alfa de Orión. Betelgeuse es una supergigante roja a entre 500 y 640 años luz de distancia, con veinte veces la masa del sol: justo en el borde que le permitiría mantener un núcleo por encima del límite TOV y llegar a convertirse en un agujero negro. Presenta un fenómeno de contracción rápida (el 15% en 17 años, y acelerándose) compatible con el colapso nuclear que conduce a una supernova de tipo II. Pero no nos hagamos ilusiones aún: podría deberse a cualquier otra razón.

¿He dicho hacernos ilusiones? ¿Estoy loco o qué? ¿Una estrella de neutrones o un agujero negro ahí al lado en términos cósmicos y el Yuri se hace ilusiones?

Sí. :-D ¡Sería extraordinario! Lo peor que puede pasar es un brote de rayos gamma, que de todas formas no nos alcanzaría significativamente porque el eje rotacional de Betelgeuse no apunta hacia nosotros. Tendríamos una buena ducha de neutrinos y rayos cósmicos que quizá pudieran llegar a deteriorar algún satélite, un objeto en el cielo tan brillante como la Luna llena durante algún tiempo, y una nueva nebulosa durante una temporada más. Y un montón de respuestas sobre el origen y evolución del universo, junto a otras tantas preguntas nuevas y mejores más. Por lo demás, no te acuestes muy tarde que mañana se trabaja. No pensarás que te ibas a librar sólo porque haya estallado una supernova y se esté formando un posible agujero negro aquí al lado como quien dice, ¿no?

De las fuerzas elementales.

De hecho, ha ocurrido muchas veces. Lo del agujero negro no (¡lástima!), pero lo de las supernovas, sí. Hace 2.800.000 años, cuando nuestros antepasados australopitecos ya andaban por aquí, una detonó lo bastante cerca como para dejar el planeta perdido de hierro-60. En tiempos históricos han estallado muchas.

¿Y con el agujero negro qué hacemos? Mira: a pesar de su aura tenebrosa, un agujero negro es un objeto físico como cualquier otro en este universo. Del horizonte de eventos para fuera, las leyes habituales de la física no se ven afectadas: su comportamiento sigue siendo como el de cualquier otra estrella de similar masa. ¿Y qué es esto del horizonte de eventos?

Cuando un agujero negro se forma y estabiliza por cualquiera de las vías que hemos visto antes, el núcleo colapsado se comprime hasta alcanzar volumen cero y densidad infinita: la singularidad. Esto es difícil de visualizar con la percepción clásica y requiere de la Relatividad; pero es posible, ya lo creo que sí. Se ha hablado mucho de las extrañas anomalías espaciotemporales que un monstruo tan extraño produce o puede producir (en realidad, no lo sabremos verdaderamente hasta que no logremos la teoría de la gravedad cuántica), pero ninguna de ellas sale del horizonte de eventos. De hecho, nada de lo que ocurra dentro del horizonte de eventos puede alcanzar a un observador exterior, ni siquiera la luz: por eso es un agujero negro.

El horizonte de eventos (que a grandes rasgos coincide con el radio de Schwarzschild) es el punto a partir del cual la velocidad necesaria para escapar del agujero negro es superior a la velocidad de la luz; como nada que tenga masa o transporte información puede ir más rápido que la velocidad de la luz, nada en este universo puede escapar de un agujero negro más allá del horizonte de eventos. Sin embargo, más acá, no es más que un astro como otro cualquiera, con su masa original (la densidad es infinita en la singularidad, pero no la masa). Se puede orbitar y existir en general alrededor de un agujero negro. De hecho, es como si la estrella que lo formó siguiera estando allí, sólo que en una forma diferente.

¿Y hasta dónde llega este horizonte de eventos? En los agujeros negros estelares que conocemos, los mayores horizontes de eventos tienen... unos trescientos kilómetros de circunferencia, que vienen a ser cincuenta de radio.

¿Cómo? ¿Sólo cincuenta kilómetros?

Sí, sí, cincuenta kilómetros. Si hubiera un agujero negro como quince soles en el Ayuntamiento de Valencia, estarías fuera del horizonte de eventos llegando a Castellón. Si estuviera en la Puerta del Sol de Madrid, seguirías pudiendo escapar desde Toledo. Si se hubiese establecido en la Plaça de les Glòries Catalanes, te librarías situándote un poquito más allá de Vilanova i la Geltrú. Si nos lo encontráramos formándose en el estadio del Boca Juniors de Buenos Aires, nos situaríamos fuera del horizonte de eventos más o menos por General Rodríguez.

Incluso en el caso de agujeros negros supermasivos como los que se encuentran en el centro de las galaxias, con cientos y miles de millones de masas solares, la distancia de seguridad tras del horizonte de eventos no está mucho más lejos que la órbita de Plutón, y bastante más cerca que Sedna. Si te alejas unos cuantos sistemas solares, es prácticamente irrelevante.

Lo que sí deberías hacer para no caer hacia él, claro, es orbitar a su alrededor igual que orbitarías alrededor de cualquier otro astro de masa similar. Si el agujero negro se deriva (como toca) de una estrella con masa en similar orden de magnitud, entonces el resto del universo más allá de ese pequeñísimo horizonte de eventos, esencialmente, ni se inmuta.

Y entonces, ¿qué pasaría si un agujero negro entrara en el sistema solar?

Pues lo mismo que si se paseara por aquí cerca cualquier otro objeto de masa similar.

Como hemos visto, no hay nada en nuestro sistema solar ni en unos quinientos años-luz a la redonda que pueda convertirse en un agujero negro. La única posibilidad de enfrentarnos a uno de ellos es que se tratara de un agujero negro errantecirculando por nuestro brazo galáctico. La probabilidad de que tal cosa suceda es extremadamente baja, una montaña de ceros después de la coma y antes del uno, pero aún así supondremos que ocurriera, para dar respuesta a la preguntita de marras.

Con tal propósito vamos a utilizar una aplicación llamada PPNCGS (Parameterized Post Newtonian Collisionless Gravity Simulator), desarrollada por el amigo indonesio, otaku y matemático Fendy Sutandio (Orichalc) sobre este estudio de la NASA. Funciona notablemente bien, y nos permite simular con bastante exactitud la interacción gravitatoria entre astros (o cualquier otra masa).

Por simplicidad (y porque si quieres un paper detallado en vez de un post divulgativo, yo necesito dos meses y tú necesitas un talonario de cheques :-D ) cargaremos únicamente los datos del Sol y los nueve planetas tradicionales en una alineación convencional y sin tener en cuenta rarezas orbitales como las de Plutón. Resulta suficiente para una buena aproximación, y he hecho un par de pruebas que me sugieren la conjetura de que los resultados son muy parecidos aunque no incorporemos todos esos detalles.

Ponemos en marcha el simulador y, así, pronto obtenemos las órbitas esquemáticas convencionales de nuestro sistema solar (en la realidad, las de Marte y Mercurio serían un poquito más excéntricas, y la de Plutón notablemente más excéntrica, hasta cruzarse con la de Neptuno; además de inclinada 17º con respecto a la eclíptica). En una proyección a cien años, los planetas más lejanos no tienen tiempo de describir una órbita completa alrededor del Sol:

Muy bien: ya tenemos un modelo gravitacional simplificado de nuestro sistema. Ahora vamos a añadir un agujero negro estelar típico de diez masas solares, al que bautizaremos como Abaddón: el ángel exterminador. Haremos que apunte más o menos hacia la posición actual de la órbita de Saturno, desplazándose a sesenta kilómetros por segundo, procedente del sur celeste para cruzar la eclíptica en ángulo más o menos recto:

Ejecutamos el simulador y...

Oops. Parece que al sistema solar no le ha sentado muy bien. Pero no porque Abaddón haya "succionado" nada en particular, sino debido a la atracción gravitatoria de una masa tan inmensa. Lo mismo habría sucedido si se hubiese tratado de cualquier otro objeto con una masa parecida en vez de un agujero negro. Observamos que el Sol ha salido propulsado hacia el agujero negro, arrastrando a todos los planetas interiores (incluída la Tierra). La perspectiva (y el tamaño que le he puesto a Abaddón) engaña, pues parece que el Sol y los planetas interiores hayan caído directamente en él, con lo que habrían sido absorbidos. Pero en realidad, está pasando por "encima" y se cruzan a millones de kilómetros de distancia en el eje norte-sur:

Por su parte, los planetas exteriores han resultado despedidos lejos del sistema solar originario; en el caso de Júpiter, después de hacer un extraño quiebro alrededor del Sol y cerca de la Tierra. Saturno se aleja a velocidades enormes. Plutón ha invertido su sentido de traslación.

No obstante, la estabilidad de las órbitas interiores es sorprendente. Veamos con más detalle cómo han quedado durante y después del paso de Abbadón:

Puede verse que las órbitas de Mercurio y Venus han quedado prácticamente incólumes. La de la Tierra es ahora más excéntrica, aproximándose mucho a Venus por uno de sus extremos; aparentemente, sigue dentro de la zona de habitabilidad, por lo que la vida en la Tierra podría proseguir. Incluso la vida humana.
Eso sí, no iba a ser divertido. Grandes mareas provocarían gigantescas inundaciones durante el paso de Abaddón y, en menor medida, de Júpiter; es muy probable que estas mareas afectaran al núcleo, manto y corteza terrestre, provocando intensos fenómenos de vulcanismo. Habría importantes tormentas de meteoritos y asteroides hasta que volvieran a estabilizarse. Los veranos pasarían a ser más calientes y los inviernos más fríos, con los subsiguientes cambios climatológicos, evolutivos y ecológicos. Seguramente, el tiempo sería mucho más severo que en la actualidad. Este resultaría un lugar más inhóspito, pero con bastante probabilidad nada que la vida terrestre no haya enfrentado anteriormente.

Más preocupante es la órbita de Marte, que como vemos ha quedado en trayectoria de colisión con Venus, la Tierra y, sobre todo, Mercurio. Cada año marciano conllevaría una posibilidad de impacto planetario, una especie de ruleta rusa cósmica. Y el problema con Júpiter es muy grave. Se ha quedado "flotando" después de la primera pasada, prácticamente desprovisto de velocidad orbital, por lo que durante los siguientes años caería en una órbita muy elíptica que le llevaría una y otra vez al interior del sistema solar, con un periodo de unos 37-50 años. Veamos lo que ocurre durante el siglo siguiente:

Además de las posibilidades de colisión, sólo podemos especular sobre los efectos de este "martilleo gravitacional" repetitivo sobre los planetas interiores, y los efectos que podría tener sobre la rotación solar (que de todas formas variaría significativamente). También deberíamos considerar los problemas causados por su intensa magnetosfera. Curiosamente, la ausencia de los demás planetas exteriores no tendría mucha importancia (a menos que hagamos caso a los astrólogos). Su influencia real sobre la Tierra y los que estamos en ella es prácticamente irrelevante en la actualidad (y lo ha sido a lo largo de toda la existencia humana), por lo que su desaparición no se notaría de manera significativa más que por la pérdida del escudo anti-cometas que suponen debido a su atracción gravitatoria.

Por supuesto, este no es más que uno de los escenarios potenciales. La gravedad es una fuerza muy débil, la más débil de todas por muchos órdenes de magnitud, y en cuanto su fuente se aleja un poco sus efectos se reducen mucho. Si en vez de apuntar hacia la órbita de Saturno, Abaddón apuntase hacia la de Plutón, sólo se notaría su efecto sensiblemente a partir de Saturno (proyección a cien años):

Puede observarse que las órbitas de Saturno y Urano se han vuelto excéntricas; y las de Neptuno y Plutón, además, elípticas hasta el punto de que el primero llega a aproximarse más al Sol que Júpiter, lo que apunta un riesgo bajo de colisión con este último. Por el contrario, las órbitas de los planetas interiores (Mercurio, Venus, Tierra, Marte) y de Júpiter han quedado intactas pese al tránsito del agujero negro. En este escenario, el principal inconveniente para nuestro planeta podría ser la desestabilización del cinturón de asteroides y las acumulaciones transneptunianas, con el consiguiente riesgo de impactos de meteoritos y cometas. Pero eso sería todo, y a eso hemos sobrevivido muchísimas veces.

Si, por el contrario, Abbadón se dirigiera hacia algún punto entre Marte y Júpiter, el sistema solar está perdido por completo (proyección a un año):

En este escenario extremo, la mayor parte de planetas salen despedidos del sistema solar a alta velocidad. Venus quiere hacerlo, pero se queda sin energía y cae hacia el Sol. Lo mismo le ocurre a la Tierra, congelándose primero en un breve viaje hasta más allá de la (antigua) órbita de Saturno. Llama poderosamente la atención la curiosa estabilidad de la órbita de Mercurio, que apenas se altera un poco con un agujero negro de diez masas solares a menos de ochocientos millones de kilómetros; Mercurio está verdaderamente blocadoal Sol.

En todo caso, la probabilidad de que un agujero negro se acerque a nuestro sistema solar es extraordinariamente baja. En el mundo real, no hay tantos Abaddones y los más cercanos se hallan a miles de años-luz de distancia: miles de billones de kilómetros. Además, con los instrumentos actuales detectaríamos las anomalías gravitacionales y relativistas de un "errante" en aproximación cientos, seguramente miles de años antes de que llegara al sistema solar (qué hacer después con tal información es un problema distinto...). Lo cierto es que no ha sucedido desde que la Tierra está aquí (eso es un tercio de la edad del universo), y las probabilidades de que ocurra alguna vez son casi cero. Al menos, mientras aún estas cosas le importen a una especie llamada humanidad.

Fuente: Astrofísica y física

Un agujero negro supermasivo fuera del centro de su galaxia

de Astrofísica y física de Verónica Casanova

Hasta ahora se creía que los agujeros negros supermasivos se encontraban sólo en el centro de las galaxias. Pero ahora, en una galaxia situada a gran distancia, los científicos han encontrado lo que parece ser un agujero negro supergigante en proceso de ser expulsado de su galaxia a alta velocidad.

Este objeto recién descubierto fue encontrado por Marianne Hida, estudiante de la Universidad de Utrch, en los Países Bajos, y fue confirmado por un equipo internacional de astrónomos que teorizan que este agujero negro está siendo expulsado de su galaxia como resultado de la fusión de dos agujeros negros más pequeños.

Heida descubrió el extraño objeto, denominado CXO J122518.6 144.545 mientras investigaba en el Instituto SRON para la Investigación Espacial de los Países Bajos. Para hacer el descubrimiento tuvo que comparar cientos de miles de fuentes de rayos X, recogidas por casualidad, con las posiciones de millones de galaxias. Los rayos X son también capaces de penetrar en el polvo y gas que rodean a los agujeros negros. Este objeto era muy brillante, sin embargo, no estaba en el centro de una galaxia.

La investigación de Marianne —llevada a cabo con la supervisión del investigador de SRON Peter Jonker— sugiere que este descubrimiento puede ser sólo la punta de un iceberg. Heida comenta: “Hemos encontrado muchos más objetos de esta extraña clase de fuente de rayos-X. Con el Chandra deberíamos ser capaces de hacer las mediciones precisas que necesitamos para fijar su posición con más precisión e identificar su naturaleza”.

Encontrar más agujeros negros desplazados aportará una mejor comprensión de las características de los agujeros negros antes de que su fusionen. En el futuro, incluso podría ser posible observar este proceso con el planeado satélite LISA, un instrumento que podrá medir las ondas gravitatorias que emiten los dos agujeros negros al fusionarse. Finalmente esta información permitirá que los científicos sepan si los agujeros negros supermasivos en los núcleos de las galaxias son en realidad resultado de muchos agujeros negros menos masivos que se van fusionando.

Más información en el enlace.

Fuente: Astrofísica y física

Los agujeros negros se "encienden" en las colisiones galácticas

de Astrofísica y física de Verónica Casanova

Los datos aportados por el satélite Swift de la NASA han ayudado a los astrónomos a solucionar un misterio que durante décadas ha intrigado a la comunidad científica. Esta investigación ha ayudado a resolver por qué sólo un pequeño porcentaje de agujeros negros emite grandes cantidades de energía.

Solamente alrededor del uno por ciento de los agujero negros supermasivos presenta este comportamiento. Los nuevos hallazgos confirman que los agujeros negros se "encienden" cuando las galaxias colisionan. Estos datos pueden ofrecer una perspectiva sobre el comportamiento futuro del agujero negro central de nuestra Vía Láctea. El estudio aparecerá publicado el 20 de junio en The Astrophysical Journal Letters.

Estas emisiones intensas se presentan en los agujeros negros supermasivos situados en los centros de las galaxias que contienen entre un millón y miles de millones de veces la masa del Sol. Estos monstruos cósmicos pueden llegar a emitir una energía equivalente a 10.000 millones de veces la energía que emite el Sol,lo que convierte a estos núcleos galácticos activos, conocidos como AGNs, en los objetos más luminosos del Universo. Estos incluyen los cuásares y blazars.

"Los teóricos han demostrado que la violencia de las fusiones de galaxias puede alimentar al agujero negro central de una galaxia", dijo Michael Koss, autor principal del estudio y estudiante de graduado en la Universidad de Maryland, en College Park. "El estudio explica elegantemente cómo se enciende el agujero negro."

Hasta la fecha, los astrónomos no han podido asegurar con precisión la existencia de estos 'núcleos galácticos activos',ya que están rodeados de nubes de gas y polvo estelar que bloquean la luz ultravioleta, la óptica y los rayos X, y que hasta los ojos de rayos X de Swift no habían podido ser observados. La radiación infrarroja de polvo caliente cerca del agujero negro puede pasar a través del material, pero puede ser confundida con las emisiones procedentes de regiones de formación estelar de la galaxia. Por todo ello, Swift ha sido esencial para esta investigación.

Desde 2004, el Telescopio de Alerta de Burst (MTD) a bordo del Swift ha cartografiado el cielo en el espectro de los rayos X.

" Swift es el satélite de rayos-X más grande, más sensible y completo del cielo en estas energías", dijo Neil Gehrels, investigador principal del Swift, en el Goddard Space Flight Center en Greenbelt, Maryland.

El estudio ha podido investigar fenómenos situados hasta los 650 millones de años luz de la Tierra y recoger hasta docenas de estas colisiones y agujeros negros desconocidos.

"La encuesta realizada por Swift nos está dando una imagen muy diferente de los AGNs", dijo Koss. El equipo concluye explicando que cerca de un cuarto de las galaxias estudiadas se encuentran en proceso de fusión y que en un plazo de unos pocos miles de millones de años, el 60% de ellas completará esta unión.

Otros miembros del equipo de estudio incluyen a Richard Mushotzky y Sylvain Veilleux, de la Universidad de Maryland, y a Lisa Winter, del Centro de Astrofísica y Astronomía Espacial de la Universidad de Colorado, en Boulder.

"Nunca hemos visto el inicio de la actividad de un AGN tan claramente", dijo Joel Bregman, un astrónomo de la Universidad de Michigan, Ann Arbor, quien no participó en el estudio.

Swift, lanzado en noviembre de 2004, es manejado por Goddard. Fue construido y está siendo operado en colaboración con la Universidad Estatal de Pensilvania, el Laboratorio Nacional Los Álamos en Nuevo México, y el General Dynamics en Falls Church, Virginia, la Universidad de Leicester y el Laboratorio Mullard de Ciencias Espaciales en el Reino Unido; Observatorio Brera y la Agencia Espacial Italiana, en Italia, más los nuevos socios en Alemania y Japón.

Más información en el enlace.

Fuente: Astrofísica y física

Agujeros negros de giro retrógrado

de Astrofísica y física de Verónica Casanova

Los agujeros negros parecen desafiar nuestra comprensión, por lo que no soprende que una vez más los astrofísicos anuncien un descubrimiento sorprendente: los agujeros negros supermasivos de giro retrógrado pueden ser más poderosos y producir jets de gas más feroces que los agujeros negros de giro "normal". Este hallazgo va en contra de muchas teorías formuladas hasta ahora sobre los agujeros negros, pero puede llegar a explicar cuestiones como el por qué algunos agujeros negros no emiten jets.

Los jets alcanzan grandes distancias a partir de los discos de acreción que giran en torno a muchos agujeros negros supermasivos. El agujero negro puede girar, en la misma dirección que el disco (agujeros negros prógrados), o en dirección contraria al disco (agujeros negros retrógrados). Durante décadas, los astrónomos pensaban que cuanto más rápido giraba el agujero negro, más potente era el jet. Pero hubo problemas con las teorías planteadas en este modelo. Por ejemplo, se había observado que algunos agujeros negros progrados no emitían jets.

El astrofísico teórico David Garofalo y sus colegas, han estado estudiando los movimientos de los agujeros negros durante años, y en trabajos anteriores, propusieron que los agujeros negros retrógrados arrojaban jets más potentes, mientras que los agujeros negros progrados tenían chorros más débiles o carecían de ellos.

Su nuevo estudio vincula su teoría con las observaciones de las galaxias a lo largo del tiempo, o a diferentes distancias de la Tierra. Se observaron tanto radiofuentes intensas de jets, como las fuentes débiles de radio y galaxias sin estas emisiones. El término "radio" viene del hecho de que estos chorros particulares disparan haces de luz sobre todo en forma de ondas de radio.

Los resultados mostraron que las galaxias de radio más distantes son alimentadas por agujeros negros retrógrados, mientras que los objetos más cercanos relativamente tranquilos en la región del espectro de las ondas de radio, tienen agujeros negros prógrados. Según el equipo, los agujeros negros supermasivos evolucionan desde un estado retrógrado a uno prógrado.

"Este nuevo modelo también resuelve una paradoja en el paradigma de los discos antiguos," señaló David Meier, astrofísico teórico del JPL que no participó en el estudio. "Ahora todo encaja perfectamente en su lugar."

Los científicos dicen que los agujeros negros retrógrados emiten jets más potentes porque hay más espacio entre el agujero negro y el borde interior del disco orbital. Esta diferencia proporciona más espacio para la acumulación de los campos magnéticos, que alimenta los chorros, una idea conocida como la conjetura de Reynolds en honor del astrofísico teórico Chris Reynolds de la Universidad de Maryland, College Park.

"Si te imaginas tratando de acercarte a un ventilador, puedes imaginar que te mueves en la dirección de rotación igual que la del ventilador, esto haría todo más fácil", explicó Garófalo. "El mismo principio se aplica a estos agujeros negros. El material que orbita a su alrededor en un disco se acercará más a los que estén girando en la misma dirección, frente a los que giran en sentido contrario".

Los chorros y los vientos juegan un papel clave en la configuración del destino de las galaxias. Algunas investigaciones muestran que los chorros pueden retrasar e incluso evitar la formación de estrellas no sólo en la propia galaxia anfitriona, sino también en otras galaxias cercanas.

"Los chorros transportan enormes cantidades de energía a las afueras de las galaxias, desplazando grandes volúmenes de gas intergaláctico, y actúan como agentes de retroalimentación entre el centro de la galaxia y el medio ambiente a gran escala" , explicó el miembro del equipo Rita M. Sambruna, del Centro Espacial Goddard. "Comprender su origen es de interés primordial en la actual astrofísica."

El artículo del equipo se publicó el 27 de mayo en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

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Fuente: Materia

Los agujeros negros son capaces de convivir

En la inmensidad del cosmos, donde predominan los espacios desérticos en los que durante miles de millones de años luz no se encuentra una estrella, hay una especie de ciudades superpobladas que se conocen como cúmulos globulares. Como en las grandes urbes, allí se suceden las historias personales de soles que nacen, otros que viven sus años de plenitud y algunos que poco a poco se acercan al fin de sus días. Una de las historias más dramáticas de estos cúmulos las protagonizan algunas estrellas que, al agotar su combustible, colapsan, estallan produciendo una espectacular supernova y acaban por convertirse en esa especie de monstruos galácticos que son los agujeros negros.

Estos cadáveres de estrellas, tan densos que no dejan escapar ni la luz, comienzan una peregrinación hacia el centro del cúmulo donde van a encontrarse con otros seres similares. Cuando se encuentran, según los modelos utilizados por los cosmólogos, inician una danza violenta en la que todos o todos menos uno acaban saliendo expulsados de la ciudad. Sin embargo, un nuevo estudio publicado esta semana enNature indica que los agujeros negros son capaces de convivir.

«Esto significaría que dentro del cúmulo podría haber entre cinco y cien agujeros negros de este tipo»

Carlos Sopuerta
Investigador del Instituto de Ciencias del Espacio (CSIC-IEEC)

En un artículo liderado por Jay Strader, de la Universidad del Estado de Míchigan, un equipo de científicos explica cómo gracias al telescopio de ondas de radio Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) se han detectado en el cúmulo Messier 22, a 10.000 años luz de la Tierra, dos fuentes de radio que, probablemente, sean emitidas por dos agujeros negros con entre 10 y 20 veces la masa del Sol. “Se supone que solo puede haber un superviviente”, dice Strader en un comunicado, pero “encontrar dos agujeros negros en lugar de uno en este cúmulo globular cambia definitivamente el panorama”, añade.
“Esto significaría que dentro del cúmulo podría haber entre cinco y cien agujeros negros de este tipo”, explica el investigador del Instituto de Ciencias del Espacio (CSIC-IEEC) en Barcelona Carlos Sopuerta. “Son unos resultados realmente interesantes”, afirma. Estos agujeros negros son solo un tipo de los tres que existen. “Ellos estaban buscando un agujero de tipo intermedio, que pueden tener entre cincuenta y varios miles de veces la masa del Sol”, apunta. Este tipo de agujeros se podrían formar en estos cúmulos porque, dada la acumulación de estrellas, las más masivas podrían crecer hasta tamaños descomunales a base de tragarse la masa de sus vecinas.
Por último, los mastodontes de la familia son los gigantescos agujeros negros que habitan en el centro de las galaxias. Algunos como Sagitario A, el que reina en el centro de la Vía Láctea, alcanzan una masa de 4,5 millones de veces la masa del Sol, pero como explica Sopuerta, se han encontrado objetos miles de millones de veces mayores que nuestra estrella.