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Histórico, la primera imagen de un agujero negro

Por fin se ha obtenido la primera imagen de un agujero negro, concretamente del que se encuentra en el centro de la galaxia M87, un agujero negro supermasivo a 55 millones de años luz de nosotros y que es 6500 millones de veces más masivo que el Sol. Lo ha conseguido el proyecto mundial Event Horizon Telescope, en el que mediante muchos radiotelescopios del mundo se ha conseguido mediante interferometria crear entre todos ellos un radiotelescopio virtual del tamaño de la Tierra con una sensibilidad sin precedentes, en el que han colaborado más de 200 científicos de todo el mundo. La imagen obtenida corresponde al horizonte de sucesos, una zona limite del agujero negro donde se ilumina la materia antes de ser engullida por el agujero negro. Esta es la histórica imagen:

Primera imagen de un agujero negro, se puede ver el horizonte de sucesos iluminado, Créditos: Proyecto Event Horizon Telescope

Gracias a esta imagen se ha podido comprobar la teoría de la relatividad de Einstein que ya preveía como sería una agujero negro, estudiando los enormes e históricos resultados se podrá saber mucho más sobre estos exóticos e increíbles objetos.

¿Qué es un agujero negro exactamente?

Un agujero negro es una región finita del espacio en cuyo interior existe una concentración de masa lo suficientemente elevada para generar un campo gravitatorio tal que ninguna partícula material, ni siquiera la luz, puede escapar de ella.

Se define también como una ROTURA DEL ESPACIO-TIEMPO

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La curvatura del espacio-tiempo es una de las principales consecuencias de la teoría de la relatividad general de acuerdo con la cual la gravedad es efecto o consecuencia de la geometría curva del espacio-tiempo. Los cuerpos dentro de un campo gravitatorio siguen una trayectoria espacial curva, aún cuando en realidad pueden estar moviéndose según líneas de universo lo más “rectas” posibles a través un espacio-tiempo curvado.

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Imaginemos que estiramos una sabana, y estirada dejamos en su centro una bola de hierro. La sabana se hundirá por el peso de la bola, ese hundimiento del espacio lo genera la gravedad, es espacio se deforma, sí ahora dejamos sobre la sábana otra bola más pequeña será atraída hacia la más grande ya que el espacio se ha deformado y cae hacia ella. La gravedad genera en el espacio esos pozos, cuando se rompe ese espacio se produce un agujero negro.

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Sí nuestro Sol concentrara toda su masa hasta unos 3 km de diámetro. En ese punto la luz se retendría  debido a la enorme gravedad. Sí este corazón estelar se comprime hasta que tenga densidad infinita y volumen cero estaremos ante un agujero negro. Se genera un singularidad y  un agujero negro. Se produce la rotura del espacio y del tiempo.

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La gravedad de un agujero negro, provoca una singularidad envuelta por una superficie cerrada,llamada horizonte de sucesos. Esto es previsto por las ecuaciones de campo de Einstein. El horizonte de sucesos separa la región del agujero negro del resto del universo y es la superficie límite del espacio a partir de la cual ninguna partícula puede salir, incluyendo los fotones. Dicha curvatura es estudiada por la relatividad general, la que predijo la existencia de los agujeros negros y fue su primer indicio.

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No todas las estrellas se acaban convirtiendo en agujeros negros. Podemos saberlo a partir de la masa del sol:

-Sí una estrella es menor en 1.4 veces la masa del Sol se convertiría en una enana blanca.

-Sí la masa se haya entre 1.4Ms y 3Ms se convertiría en una estrella de neutrones alcanzando altas densidades, estas estrellas son las causantes de los pulsares (altas rotaciones emitiendo energía electromagnética).

-Sí la estrella tiene una masa superior a 3Ms el colapso de la misma la convertirá en un agujero negro.

¿Porque no puede escapar la luz de un agujero negro?

-Nada puede superar la velocidad de la luz, para escapar es necesario superar la velocidad de escape de un agujero negro que es superior a la velocidad de la luz.

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Si en esa formula cambiamos v por la velocidad de la luz y despejamos R, obtenemos el radio de Scwarzschild, que nos da el radio del horizonte de sucesos, que es la imagen que ha podido obtener el proyecto Event Horizon Telescope. Cuanto mayor masa tenga una estrella y menor radio tendrá muchas posibilidades de convertirse en un agujero negro.

Partes de un agujero negro:

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Tipos de agujeros negros:

Agujeros negros supermasivos: con masas de varios millones de masas solares. Se hallarían en el corazón de muchas galaxias. Se forman en el mismo proceso que da origen a los componentes esféricos de las galaxias.

Agujeros negros de masa estelar. Se forman cuando una estrella de masa 2,5 veces mayor que la del Sol se convierte en supernova e implosiona. Su núcleo se concentra en un volumen muy pequeño que cada vez se va reduciendo más. Este es el tipo de agujeros negros postulados por primera vez dentro de la teoría de la relatividad general.

Micro agujeros negros. Son objetos hipotéticos, algo más pequeños que los estelares. Si son suficientemente pequeños, pueden llegar a evaporarse en un período relativamente corto mediante emisión de radiación de Hawking.

Como los detectamos:

-Se detectan por la alta emisión de radiación que realizan y por las altas velocidades de las estrellas que los rodean. Y ahora por primera vez hemos obtenido su histórica imagen, lo que nos ayudará a saber más sobre como se comportan estos impresionantes objetos y a corroborar la teoría de la relatividad de Einstein, un genio que que ya preveía como sería una agujero negro.

Para saber más:

Event Horizon Telescope

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La espectacular galaxia elíptica M87

M87 es una galaxia elíptica que reside a 60 millones de años luz de distancia, en el cúmulo de galaxias de Virgo, la podemos encontrar en la constelación de Virgo, es una galaxia enorme, unos 120.000 años luz de diámetro, con miles de cúmulos globulares alrededor de ella y con un agujero negro supermasivo en su centro. La galaxia es visible con prismáticos y telescopios de aficionado, observándose un punto brillante difuso.

m87 en el cielo

Durante trece años, entre 1995 y 2008, el telescopio espacial Hubble captó imágenes de la galaxia elíptica M87. A partir de unas 400 imágenes la NASA confeccionó un vídeo que muestra los cambios que ha experimentado. Se puede observar un chorro de plasma caliente en espiral a lo largo de las lineas del campo magnético generado por el agujero negro supermasivo que hay en su centro. El gas que sale se mueve en espiral formando un cono de 5000 años luz de largo que se ensancha hacia fuera.

Créditos: NASA/ESA/E. Meyer, W. Sparks, J. Biretta, J. Anderson, S.T. Sohn, and R. van der Marel (STScI)/C. Norman (JHU)/M. Nakamura (Academia Sinica)

Una galaxia realmente increíble que os invito a buscar con vuestros telescopios.

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Observando a M87

Durante trece años, entre 1995 y 2008, el telescopio espacial Hubble captó imágenes de la galaxia elíptica M87, con un agujero negro supermasivo en su centro. M87 es una galaxia elíptica que reside a 50 millones de años luz de distancia, en el cúmulo de galaxias de Virgo.

A partir de unas 400 imágenes la NASA confeccionó un vídeo que muestra los cambios que ha experimentado. Se puede observar un chorro de plasma caliente en espiral a lo largo de las lineas del campo magnético generado por el agujero negro supermasivo que hay en su centro. El gas que sale se mueve en espiral formando un cono de 5000 años luz de largo que se ensancha hacia fuera.

Credit: NASA/ESA/E. Meyer, W. Sparks, J. Biretta, J. Anderson, S.T. Sohn, and R. van der Marel (STScI)/C. Norman (JHU)/M. Nakamura (Academia Sinica)

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