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Agujeros negros y pequeños universos



septiembre 13, 2022

Agujeros negros: las conferencias reith

La idea de un objeto en el espacio tan masivo y denso que la luz no puede escapar de él existe desde hace siglos. Los agujeros negros fueron predichos por la teoría de la relatividad general de Einstein, que demostró que cuando una estrella masiva muere, deja un pequeño y denso núcleo remanente. Si la masa del núcleo es superior a unas tres veces la masa del Sol, las ecuaciones demostraron que la fuerza de la gravedad supera todas las demás fuerzas y produce un agujero negro.

Los científicos no pueden observar directamente los agujeros negros con telescopios que detectan rayos X, luz u otras formas de radiación electromagnética. Sin embargo, podemos inferir la presencia de agujeros negros y estudiarlos detectando su efecto sobre otra materia cercana. Si un agujero negro atraviesa una nube de materia interestelar, por ejemplo, atraerá materia hacia su interior en un proceso conocido como acreción. Un proceso similar puede ocurrir si una estrella normal pasa cerca de un agujero negro. En este caso, el agujero negro puede destrozar la estrella al atraerla hacia sí. Cuando la materia atraída se acelera y calienta, emite rayos X que irradian al espacio. Recientes descubrimientos ofrecen algunas pruebas tentadoras de que los agujeros negros tienen una influencia dramática en los vecindarios que los rodean: emiten poderosos estallidos de rayos gamma, devoran estrellas cercanas y estimulan el crecimiento de nuevas estrellas en algunas áreas mientras lo detienen en otras.

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«Chandra es básicamente el único instrumento en el mundo capaz de hacer este tipo de trabajo», dijo Baldassare. «Tras su análisis, los investigadores descubrieron que si un cúmulo de estrellas nucleares superaba un determinado umbral de masa y densidad, emitía firmas de rayos X indicativas de un agujero negro y lo hacía al doble de velocidad que los cúmulos que se encontraban por debajo del umbral. También encontraron pruebas de que las condiciones dentro de los cúmulos de estrellas nucleares pueden permitir que los agujeros negros más pequeños crezcan hasta alcanzar un tamaño medio.  «Básicamente, significa que los cúmulos estelares que son lo suficientemente masivos y compactos deberían ser capaces de formar un agujero negro», dijo Baldassare. Aunque estudios anteriores también han encontrado pruebas de la existencia de agujeros negros dentro de estos cúmulos estelares nucleares, según los investigadores, nadie sabe muy bien por qué estas regiones son propicias para la formación de agujeros negros.  No obstante, Baldassare califica de especialmente emocionantes los avances del equipo en la búsqueda de agujeros negros en cúmulos nucleares. «Esperamos que muchos de estos agujeros negros se encuentren en el régimen de masa intermedio entre los agujeros negros supermasivos y los agujeros negros de masa estelar, donde hay muy pocas pruebas de su existencia».

El universo dentro del agujero negro

Paul SutterAstrofísicoPaul M. Sutter es profesor de investigación en astrofísica en la Universidad SUNY Stony Brook y en el Instituto Flatiron de Nueva York. Aparece regularmente en la televisión y en podcasts, como «Ask a Spaceman». Es autor de dos libros, «Your Place in the Universe» y «How to Die in Space», y colabora habitualmente con Space.com, Live Science, etc. Paul se doctoró en Física por la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign en 2011, y pasó tres años en el Instituto de Astrofísica de París, seguidos de una beca de investigación en Trieste, Italia.

¿Vivimos en un agujero negro?

Los microagujeros negros, también llamados miniagujeros negros o agujeros negros mecánicos cuánticos, son hipotéticos agujeros negros diminutos (<1 M☉), en los que los efectos mecánicos cuánticos desempeñan un papel importante[1] El concepto de que pueden existir agujeros negros de masa inferior a la estelar fue introducido en 1971 por Stephen Hawking[2].

Es posible que tales agujeros negros se crearan en el entorno de alta densidad del Universo primitivo (o Big Bang), o posiblemente a través de transiciones de fase posteriores (denominados agujeros negros primordiales). Podrían ser observados por los astrofísicos a través de las partículas que se espera que emitan por radiación Hawking[3].

Algunas hipótesis que implican dimensiones espaciales adicionales predicen que los microagujeros negros podrían formarse a energías tan bajas como el rango de los TeV, que están disponibles en aceleradores de partículas como el Gran Colisionador de Hadrones. En ese caso, se ha planteado la preocupación popular por los escenarios del fin del mundo (véase Seguridad de las colisiones de partículas en el Gran Colisionador de Hadrones). Sin embargo, tales agujeros negros cuánticos se evaporarían instantáneamente, bien totalmente o dejando sólo un residuo de interacción muy débil[cita requerida] Al margen de los argumentos teóricos, los rayos cósmicos que chocan contra la Tierra no producen ningún daño, aunque alcanzan energías en el rango de los cientos de TeV.

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