Los objetos más extraños del Univers

Nunca se ha observado directamente un agujero negro. Kart Schwarzschild (1837-1916), dedujo la existencia de agujeros negros a partir de las ecuaciones de Einstein de la relatividad general de 1915 que, al ser estudiadas por, en 1916, un año después de la publicación, encontró en estas ecuaciones que existían tales objetos supermasivos.

Alguna vez he comentado aquí, el proceso que sigue una estrella supermasiva desde que nace hasta que muere. La estrella que está formada por una inmensa nube de gas y polvo que a veces tiene varios años-luz de diámetro, cuando dicho gas (sus moléculas) se va juntando se produce un rozamiento que ioniza los átomos de la nube de hidrógeno que se juntan y se juntan cada vez más, formando un remolino central que gira atrayendo al gas circundante que poco a poco, va formando una inmensa bola.  En el núcleo la fricción es muy grande y las moléculas, apretadas al máximo por la fuerza de Gravedad, por fin produce una temperatura de varios millones de grados K que es la causante de la fusión de los protones que forman esos átomos de Hidrógeno, la reacción que se produce es una reacción en cadena, comienza la fusión que durará todo el tiempo de vida de la estrella.  Así nacen las estrellas cuyas vidas están supeditadas al tiempo que tarde en ser consumido su combustible nuclear, el Hidrógeno que mediante la fusión es convertido en Helio.

Las estrellas muy grandes, conocidas como supermasivas, son devoradoras de Hidrógeno y sus vidas son mucho más cortas que el de las estrellas normales.

Una vez que se produce la fusión termonuclear, se ha creado el equilibrio de la estrella, veamos como.  La inmensa masa que se juntado para formar la estrella genera una gran cantidad de fuerza de Gravedad que tiende a comprimir la estrella bajo su propio peso.  La fusión termonuclear generada en el núcleo de la estrella, hace que la estrella tienda a expandirse.  En esta situación, la fusión que expande y la Gravedad que contrae, como son fuerzas similares, se contrarresta la una a la otra y así la estrella continua brillando en equilibrio perfecto.

Pero ¿Qué ocurre cuando se consume todo el Hidrógeno?

Pues que la fuerza de fusión deja de empujar hacia fuera y la Gravedad continúa (ya sin nada que lo impida) empujando hacia adentro, literalmente, estrujando el material de la estrella sobre sí mismo hasta límites increíbles de densidad.

Según sean estrellas medianas como nuestro Sol, grandes o muy grandes, lo que antes era una estrella, cuando finaliza el derrumbe o implosión, cuando la estrella es aplastada sobre sí misma por su propio peso, cuando finalice digo, tendremos una estrella enana blanca, una estrella de neutrones o un agujero negro.

Alrededor del agujero negro puede formarse un disco de acresión cuando cae materia sobre él desde una estrella cercana que, para su mal,  se atreve a traspasar el Horizonte de sucesos.  Es tan enorme la fuerza de Gravedad que genera el agujero negro que, en tal circunstancias, literalmente hablando se come a esa estrella compañera próxima.  En ese proceso, el agujero negro produce energía predominantemente en longitudes de ondea de rayos X a medida que la materia está siendo engullida hacia la singularidad.  De hecho, estos rayos X en el centro mismo de nuestra Galaxia, en realidad han sido varias las fuentes localizadas allí, a unos 30.000 años-luz de nosotros.  Son serios candidatos a Agujeros Negros, siendo el más famoso Cygnus X-1.

Existen varias formas teóricamente posibles de agujeros negros.

• Un agujero negro sin rotación ni carga eléctrica (Schwarzschild).
• Un agujero negro sin rotación con carga eléctrica (Reissner-Nordström).

En la práctica es más fácil que los agujeros negros esten rotando y que no tengan carga eléctrica, forma conocida como agujero negro de kerr.  Los agujeros negros no son totalmente negros;  la teoría sugiere que pueden emitir energía en forma de radiación Hawking.

La estrella supermasiva cuando se convierte en un agujero negro se contrae tanto que, realmente desaparece de la vista, de ahí su nombre de “agujero negro”.  Su enorme densidad genera una fuerza gravitatoria tan descomunal que la velocidad de escape supera a la de la luz, por tal motivo, ni la luz puede escapar de él.  En la singularidad, dejan de existir el tiempo y el espacio, podríamos decir que el agujero negro está fuera, apartado de nuestro Universo, pero en realidad, deja sentir sus efectos, ya que, como antes dije, se pueden detectar las radiaciones de rayos X que emite cuando engulle materia de cualquier objeto estelar que se le aproxime más allá del punto límite que se conoce como Horizonte de Sucesos.

Con la explicación anterior he querido significar que, de acuerdo con la relatividad de Einstein, cabe la posibilidad de que una masa redujera sin limite su tamaño y se autoconfianza en un espacio infinitamente pequeño y que, alrededor de esta, se forme una frontera gravitacional a la que se ha dado el nombre de horizonte de sucesos.  He dicho al principio de este apartado que en 1.916, fue Schwarzchild, el que marca el límite de este horizonte de sucesos para cualquier cuerpo celeste, magnitud conocida como radio de Schwarzschild que se denota por una ecuación determinada que omito para no confundir al lector, y, de la que se deduce que… M es la masa del agujero negro, G es la constante gravitacional de Newton, y c2 es la velocidad de la luz elevada al cuadrado.  Así, el radio de Schwarzschild para el Sol que tiene un diámetro de 1.392.530 km., sería de solo tres kilómetros, mientras que el de la Tierra es de 1 cm.: si un cuerpo con la masa de la Tierra se comprimiera hasta el extremo de convertirse en una singularidad, la esfera formada por su horizonte de sucesos tendría el modesto tamaño de una bolita o canica de niños.  Por otro lado, una estrella de unas 10 MO (masas solares), pero su radio de Schwarzschil, no supera ni las 20 UA (Unidad Astronómica=150 millones de km.), mucho menor que nuestro sistema solar.

Comprender lo que es una singularidad puede resultar muy difícil incluso para algunos científicos que, no acaban de digerir tan extraño suceso formado a partir de una estrella cuya masa está en una línea que parte de las 3 masas solares.

Que nos queda mucho por aprender sobre los secretos del Universo está claro y, desde luego, si miramos la Historia, tampoco podemos decir que hemos perdido el tiempo pero, no es suficiente, hay que seguir.

emilio silvera

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