Agujeros negros ,mucho de lo que crees saber está mal

Agujeros negros ,mucho de lo que crees saber está mal
Si hay algo que la mayoría de la gente sabe acerca de los agujeros negros, probablemente es que nada puede escapar de ellos, ni siquiera la luz.

Sin embargo, este principio básico ha sido descartado por la teoría de la mecánica cuántica, según explica el físico teórico Edward Witten del Instituto para Estudios Avanzados de Princeton, New Jersey, en un ensayo publicado ayer en la revista Science.

Gas de hierro caliente se desplaza sobre una onda de espacio-tiempo alrededor de un agujero negro, en esta imagen tomada de una de las observaciones realizadas por el Explorador temporizador de rayos x Rossi (RXTE). Crédito: NASA

Los agujeros negros, en la visión clásica de la física, son objetos increíblemente densos en los que el espacio y el tiempo están tan deformados que nada puede escapar de su agarre gravitacional.

En otro ensayo incluido en el mismo número de Science, el físico teórico Kip Thorne de Caltech describe a los agujeros negros como “objetos formados única y totalmente por espacio-tiempo curvado.”

Pero esta idea tan básica parece contradecir las leyes de la mecánica cuántica, las mismas que gobiernan a los elementos más ínfimos del universo.

“La idea que se obtiene a partir de la relatividad general clásica, y que es también lo que todos entienden de los agujeros negros, es que éstos pueden absorber todo lo que esté en sus cercanías y que a la vez no son capaces de emitir nada.

Pero la mecánica cuántica no permite que un objeto de tales características exista,” mencionó Witten en el podcast de Science de esta semana.

Para la mecánica cuántica, si una reacción es posible, entonces la reacción opuesta también lo es, manifestó Witten. Los procesos debieran ser reversibles.

Por lo mismo, si una persona puede ser tragada por un agujero negro y de esa forma ayudar a volverlo más pesado, un agujero negro pesado debiera ser capaz de escupir una persona y convertirse de paso en un agujero algo más liviano.

Aun así, se supone que nada puede escapar de un agujero negro…

Para solucionar este dilema, los físicos apuntaron hacia la idea de la entropía, una medición de desorden o aleatoriedad. Las leyes de la termodinámica establecen que en el mundo macroscópico, es imposible reducir la entropía del universo — sólo puede incrementarse.

Si una persona fuese a caer dentro de un agujero negro, la entropía aumentaría. Si la persona saliera de dicho agujero, entonces la entropía universal descendería.

Es por esta razón que el agua puede derramarse desde una taza y caer al piso, pero no fluir desde el piso a una taza.

El principio pareciera explicar por qué el proceso en que la materia es absorbida por un agujero negro no puede ser revertido, aunque sólo es aplicable a nivel macroscópico.

El físico Stephen Hawking se dio cuenta de que en la mecánica cuántica, a nivel microscópico, las cosas pueden escapar de los agujeros negros. Predijo que los agujeros negros espontáneamente emitirían partículas, en un proceso que denominó la Radiación de Hawking.

De esta manera, la mecánica cuántica refutó uno de los principios básicos de los agujeros negros: que nada puede escapar de ellos.

“A pesar de que un agujero negro jamás emitirá astronautas, mesas o sillas, en la práctica definitivamente es capaz de emitir una partícula elemental ordinaria o un átomo,” explicó Witten.
De todas formas, los científicos aún tienen que observar la Radiación de Hawking.

“Desafortunadamente, los típicos agujeros negros astrofísicos que se forman a partir de colapsos estelares o en el centro de galaxias, son demasiado grandes y se encuentran demasiado lejos como para que sus detalles microscópicos lleguen a ser relevantes,” escribió Witten.

El ensayo de Witten es uno de los cinco nuevos artículos que aparecen en Science esta semana y que resumen el estado actual de las investigaciones sobre agujeros negros.

Una investigación revela que un agujero negro de la galaxia de Andrómeda emite, en ocasiones, más luminosidad de la esperada para su masa. 

El hallazgo le confiere características de una fuente de rayos X ultraluminosa.

Uno de los numerosos agujeros negros presentes en la vecina galaxia de Andrómeda ha puesto patas arriba los modelos de emisión de rayos X al descubrirse que la luminosidad que emite puede llegar a superar aquella que le correspondería en función de su masa.
 
Una investigación, en la que ha participado el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), ha establecido la masa de este objeto en unas diez veces la del Sol.

No obstante, algunos de sus registros de luminosidad exceden los límites establecidos por la física. El hallazgo ha sido publicado el 12 de diciembre en la revista Nature.

Una serie de fórmulas matemáticas establece cuál debe ser la luminosidad máxima de un objeto cósmico en función de su masa (conocida como la luminosidad de Eddington).
Por encima de este límite, por ejemplo, una estrella normal se descompondría. Para un agujero negro de masa una decena de veces superior a la del Sol, esta cifra es de 1×1032 vatios, un millón de veces mayor que la luminosidad del Sol.

Fuentes de rayos X ultraluminosas

Algunas fuentes cósmicas de rayos X alejadas de los centros de las galaxias brillan con luminosidades que superan esta cifra, y por ello se denominan fuentes de rayos X ultraluminosas (ULX por sus siglas en inglés).

Tienen masas mayores que las de los agujeros negros normales pero menores que las de los agujeros negros supermasivos localizados en los centros de las galaxias.

La experta del Instituto de Ciencias del Espacio –centro del CSIC asociado al Instituto de Estudios Espaciales de Cataluña- Margarita Hernanz, que ha colaborado en la investigación, explica:

“Dentro de las ULX, el nivel de luminosidad de este agujero negro es de los menos intensos, de hecho, sólo supera el límite de 1×1032 vatios en algunas ocasiones”.

Este fenómeno se debe a la propia configuración del agujero negro, que pertenece a un sistema binario en el que él y su estrella acompañante orbitan mutuamente entre sí a gran velocidad. Durante este baile cósmico, parte de la materia de la estrella es atraída y absorbida por el agujero.

Antes de ser engullida, esta materia crea un disco de acrecimiento alrededor del agujero negro y emite intensamente en rayos X.

Es en este momento cuando puede medirse la luminosidad del objeto y su masa, ya que, como comenta la investigadora del CSIC, “un agujero negro que no interactúa con ningún otro objeto no puede ser observado porque no emite luz”.

La luminosidad depende de la masa

La luminosidad de este fenómeno depende de la masa del agujero negro, ya que cuanto más masivo sea, más potente será su campo gravitatorio y más materia será capaz de absorber, lo que le conferirá una mayor luminosidad.

No obstante, resulta lógico pensar que estos parámetros no son estables, si no que varían con el tiempo y, a menor escala del agujero más rápida será la variación de los parámetros.

 Según Hernanz, “el objeto que comenzó siendo un ULX ha demostrado ser un microcuásar, un sistema binario que alberga un agujero negro de masa pequeña.

Las observaciones en radio de los chorros relativistas de materia expulsada por los polos del agujero negro en rotación han ayudado a determinar su masa”.

Los resultados obtenidos por esta investigación abren una nueva ventana de comprensión de los agujeros negros y su evolución en el Universo.

Para la investigadora, “comprender el comportamiento de los agujeros negros supone un gran reto, no obstante, las microescalas en las que se presentan los microcuásares hacen que su evolución sea mucho más rápida y les convierten en escenarios perfectos para entender la evolución de los cuásares –los mega agujeros negros ubicados en el centro de las galaxias- para comprender cómo se ha distribuido la masa y la energía en el Universo primitivo y cómo se han formado las galaxias que vemos hoy en día”.

Fuentes: http://www.cosmonoticias.org/
SINC

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