La idea de que Agujeros negros gigantes podían activar los cuásares y las radiogalaxias fue concebida por Edwin Salpeter y Yakov Borisovich Zel’dovich en 1964. Esta idea era una aplicación obvia del descubrimiento de dichos personajes de que las corrientes de gas, cayendo hacia un agujero negro, colisionarían y radiarían.

Una descripción más completa y realista de la caída de corriente de gas hacia un agujero negro fue imaginada en 1969 por Donald Lynden-Bell, un astrofísico británico en Cambridge. Él argumentó convincentemente, que tras la colisión de las corrientes de gas, estas se fundirían, y entonces las fuerzas centrífugas las harían moverse en espiral dando muchas vueltas en torno al agujero antes de caer dentro; y a medida que se movieran en espiral, formarían un objeto en forma de disco, muy parecidos a los anillos que rodean el planeta Saturno: Un disco de Acreción lo llamó Lynden-Bell puesto que el agujero está acreciendo (todos hemos visto la recreación de figuras de agujeros negros con su disco de acreción).

En Cygnus X-1, en el centro galáctico, tenemos un Agujero Negro modesto que, sin embargo, nos envía sus ondas electromagnéticas de rayos X. En el disco de acreción, las corrientes de gas adyacentes rozarán entre sí, y la intensa fricción de dicho roce calentará el disco a altas temperaturas.

En los años ochenta, los astrofísicos advirtieron que el objeto emisor de luz brillante en el centro de 3C273, el objeto de un tamaño de 1 mes-luz o menor, era probablemente el disco de acreción calentado por la fricción de Lynden-Bell.

Normalmente pensamos que la fricción es una pobre fuente de calor. Sin embargo, puesto que la energía gravitatoria es enorme, mucho mayor que la energía nuclear, la fricción puede realizar fácilmente la tarea de calentar el disco y hacer que brille con un brillo 100 veces mayor que la galaxia más luminosa.

¿Cómo puede un agujero negro actuar como un giróscopo? James Bardeen y Jacobus Petterson de la Universidad de Yale comprendieron la respuesta en 1975: si el agujero negro gira rápidamente, entonces se comporta precisamente como un giróscopo. La dirección del eje del giro permanece siempre firme fijo e inalterado, y el remolino creado por el giro en el espacio próximo al agujero permanece siempre firmemente orientado en la misma dirección.

Bardeen y Petterson demostraron mediante un cálculo matemático que este remolino en el espacio próximo al agujero debe agarrar la parte interna del disco de acreción y mantenerlo firmemente en el plano ecuatorial del agujero; y debe hacerlo así independientemente de cómo esté orientado el disco lejos del agujero.

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Todos, cuando oímos hablar de Agujeros negros, pensamos en un objeto estelar tan denso que no deja escapar ni a la luz que es retenida allí, en los dominios del extraño objeto cosmológico, contra su voluntad, tal es la fuerza de gravedad que genera.

Una forma en la que se cree que se forman los agujeros negros es cuando las estrellas masivas colapsan al final de sus vidas. Un objeto que se colapsa se convierte en un agujero negro cuando su radio se hace menor que un tamaño crítico, conocido como radio de Schwarzschild, y la luz ya no puede escapar de él.

La superficie que tiene este radio crítico se denomina  Horizonte de sucesos y marca la frontera dentro de la cual está atrapada toda la información. De esa forma, los acontecimientos dentro del agujero negro no pueden ser observados desde fuera.

La teoría muestra que tanto el espacio como el tiempo se distorsionan dentro del Horizonte de sucesos y que los objetos colapsan a un único punto, una singularidad, en el centro del agujero negro. Estos extraños fenómenos espaciales pueden tener cualquier masa. Pueden existir agujeros negros supermasivos que pueden llegar a tener millones de masas solares en los centros de las galaxias activas.

No se ha observado nunca un Agujero negro directamente. Sin embargo, puede formarse un disco de acreción alrededor de un agujero negro cuando cae materia hacia él desde una estrella compañera próxima o desde cualquier otra fuente.

Se produce energía predominantemente de rayos X a medida que la materia del disco de acreción pierde momento y cae en espiral hacia el agujero negro, estos rayos X pueden ser detectados por satélites en órbita. Han sido localizado varios candidatos a Agujeros Negros en nuestra Galaxia, siendo los más famosos Cygnus X-1 y  Sagitarius A.

Existen varias formas teóricas de agujeros negros posibles: Un agujero negro sin rotación y sin carga eléctrica que se conoce como agujero negro de Schwarzschild. Un agujero negro en rotación pero con carga eléctrica que se denomina agujero negro de Reissner-Nordström. En la práctica, es más probable que los agujeros negros estén rotando y que no tengan carga eléctrica, forma conocida como agujero negro de Kerr.

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LAS ESTRELLAS:

Que por cierto, son algo más, mucho más, que simples puntitos luminosos que brillan en la oscuridad de la noche. Una estrella es una gran bola de gas luminosa que, en alguna etapa de su vida, produce energía por la fusión nuclear del hidrógeno para formar helio. El término estrella por tanto, no sólo incluye estrellas como nuestro Sol, que están en la actualidad quemando hidrógeno, sino también protoestrellas, aún no lo suficientemente calientes como para que dicha combustión haya comenzado, y varios tipos de objetos evolucionados como estrellas gigantes y supergigantes, que están quemando otros combustibles nucleares, o las enanas blancas y las estrellas nucleares, que están formadas por combustible nuclear gastado.

La masa máxima de una estrella es de unas 120 masas solares, por encima de la cual sería destruida por su propia radiación. La masa mínima es de 0,08 masas solares; por debajo de ella, los objetos no serían lo suficientemente calientes en sus núcleos como para que comience la combustión del hidrógeno, y se convertirían en enanas marrones.

La luminosidad de las estrellas varían desde alrededor de medio millón la luminosidad del Sol para las más calientes hasta menos de una milésima de la del Sol para enanas más débiles.

Aunque las estrellas más prominentes visibles a simple vista son más luminosas que el Sol, la mayoría de las estrellas son en realidad más débiles que éste y, por tanto, imperceptibles a simple vista.

Las estrellas brillan como resultado de la conversión de masa en energía por medio de reacciones nucleares, siendo las más importantes las que involucran al hidrógeno.

Por cada kilogramo de hidrógeno quemado de esta forma, se convierte en energía aproximadamente siete gramos de masa. De acuerdo con la famosa ecuación de Einstein E=mc², los siete gramos equivalen a una energía de 6,3×10¹⁴ Julios.

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Nuestro universo podría expandirse eternamente o podría acabar colapsándose. Hasta que no sepamos cuánto vale la Densidad Crítica (el Omega negro) -aquí W- no sabremos cuál de estos dos destinos le aguarda. Las dos predicciones a largo plazo (expansión perpetua o colapso en un «Big Crunch») parecen muy diferentes; pero si nos remontamos al pasado, nos encontramos con el problema de la restricción de los «datos iniciales» que podrían haber conducido a nuestro actual universo en expansión. Con lo poco que se cuenta, la variedad imaginable de universos en expansión es significativa.

Nuestro universo ha estado expandiéndose durante 15.000 millones de años. Otros universos podrían haberse colapsado antes de que se formaran estrellas. Un universo que colapsara antes de un millón de años nunca llegaría a enfriarse por debajo de 3000° K y durante toda su existencia sería una bola de fuego opaca a temperatura uniforme. Una expansión inicial algo más lenta habría conducido a un universo muy diferente del nuestro; y lo mismo habría sucedido con una expansión demasiado rápida: la energía de expansión habría superado la gravedad y la materia nunca se habría condensado en forma de galaxias. (Aunque W no esté determinada, podemos estar seguros de que no es mucho mayor que 1.) En términos newtonianos, las energías potencial y cinética deben haber sido muy parecidas. Es como estar sentado en el fondo de un pozo y lanzar una piedra justo por encima del borde.

No deja de ser enigmático el por qué nuestro universo sigue expandiéndose después de 15¹⁰ años, con un valor de W bastante cercano a la unidad. Llama la atención que no se haya colapsado hace tiempo ni que su energía cinética haya superado la atracción gravitatoria por varias potencias de 10. Nuestro universo debió de tener un impulso muy determinado para llegar a su situación actual, el impulso justo para equilibrar la desaceleración gravitatoria. Este es el llamado «problema de la planitud».

La ecuación dinámica del universo puede expresarse de la siguiente manera: W es la densidad en unidades de la densidad crítica y la constante cosmológica se supone nula. Entonces, tenemos:

1 – W = ( k / R² ) / ( 8p Gr / 3 ) = X ( T )

donde X ( T ) es la distancia a la planitud.

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Como nos dice la filosofía, nada es como se ve a primera vista, todo depende bajo el punto de vista desde en el que miremos las cosas.

“Lo primero que hay que comprender sobre los universos paralelos… es que no son paralelos. Es importante comprender que ni siquiera son, estrictamente hablando, universos, pero es más fácil si uno lo intenta y lo comprende un poco más tarde, después de haber comprendido que todo lo que he comprendido hasta ese momento no es verdadero.”

Douglas Adams

¿Qué vamos a hacer con esta idea antrópica fuerte? ¿Puede ser algo más que una nueva presentación del aserto de que nuestra forma de vida compleja es muy sensible a cambios pequeños en los valores de las constantes de la naturaleza? ¿Y cuáles son estos “cambios”? ¿Cuáles son estos “otros mundos” en donde las constantes son diferentes y la vida no puede existir?

En ese sentido, una visión plausible del universo es que hay una y sólo una forma para las constantes y leyes de la naturaleza. Los universos son trucos difíciles de hacer, y cuanto más complicados son, más piezas hay que encajar. Los valores de las constantes de la naturaleza determinan a su vez que los elementos naturales de la tabla periódica, desde el hidrógeno número 1 de la tabla, hasta el uranio, número 92, sean los que son y no otros. Precisamente, por ser las constantes y leyes naturales como son y tener los valores que tienen, existe el nitrógeno, el carbono o el oxígeno.

Esos 92 elementos naturales de la tabla periódica componen toda la materia bariónica (que vemos y detectamos) del universo. Hay más elementos como el plutonio o el einstenio, pero son los llamados transuránicos y son artificiales.

Hay varias propiedades sorprendentes del universo astronómico que parecen ser cruciales para el desarrollo de la vida en el universo. Estas no son constantes de la naturaleza en el sentido de la constante de estructura fina o la masa del electrón. Incluyen magnitudes que especifican cuán agregado está el universo, con que rapidez se está expandiendo y cuánta materia y radiación contiene. En última instancia, a los cosmólogos les gustaría explicar los números que describen estas “constantes astronómicas” (magnitudes).  Incluso podrían ser capaces de demostrar que dichas “constantes” están completamente determinadas por los valores de las constantes de la naturaleza como la constante de estructura fina. ¡¡El número puro y adimensional, 137!!

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