Agujero negro supermasivo

Agujero negro supermasivo
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Agujero negro supermasivo. Un agujero negro supermasivo es un agujero negro con una masa del orden de millones o decenas de miles de millones de masas solares.

Introducción

Un agujero negro supermasivo tiene algunas propiedades interesantes que lo diferencian de otros de menor masa:
• La densidad media de un agujero negro supermasivo puede ser muy baja; de hecho puede ser menor que la densidad del agua, si su masa es suficientemente grande. Esto ocurre porque el radio del agujero negro se incrementa linealmente con la masa, por lo que la densidad decae con el cuadrado de la masa, mientras que el volumen es proporcional al cubo del radio de Schwarzschild.

Qué es un agujero negro

Cuerpo del espacio de masa grande y poco volumen que absorbe cualquier materia o energía situada en su campo de acción, incluida la luz, lo cual impide que pueda ser observado.

Qué es un agujero negro supermasivo

Podríamos imaginarnos el espacio como una sábana agarrada por los extremos, para que permanezca estirada. Si lanzamos una bola de billar encima, se curvará. Algo análogo, según la teoría de la relatividad general, le hace una estrella al espacio; cuanto mayor sea la masa de la bola, o de la estrella, más pronunciada será la curvatura generada. En un agujero negro la curvatura adquiere una intensidad tal, que el espacio se "rompe": se le hace un "agujero".
Este agujero, más propiamente denominado singularidad, supone un verdadero desafío: las leyes de la física tal y como las conocemos hoy en día, incluidas las de la relatividad general, carecen allí de validez.
Tan enorme curvatura, o gravedad, afecta también a los rayos de luz. La velocidad necesaria para escapar de la atracción gravitatoria de un cuerpo es proporcional a su masa: a mayor masa, mayor velocidad. En la vecindad de los agujeros negros, la gravedad es tan alta, que la velocidad de escape se hace mayor que la de la luz: ni siquiera ésta puede escapar. De ahí que sean invisibles, "negros". La distancia de la singularidad a la que la velocidad de escape iguala a la de la luz define una superficie en torno al agujero negro, el horizonte de sucesos. El sistema formado por la singularidad y el horizonte de sucesos se denomina agujero negro.

Origen

La explicación más popular relativa a la formación de agujeros negros afirma que los mismos constituyen el estado final del el proceso de colapso gravitatorio de una estrella. Se sabe que una estrella dotada de masa suficiente (estimada en unas tres veces la del Sol) puede acabar sus días conviertiéndose en un agujero negro. Los detalles del proceso se conocen bien y dan buena cuenta de las características de agujeros negros de masas similares a las masas estelares.
Sin embargo, desde hace tiempo se conoce la existencia de agujeros negros cuyas masas superan las de varios millones de estrellas: son los agujeros negros supermasivos, aquellos que se han observado en el centro de algunas galaxias. Se cree que en el centro de la Vía Láctea se halla un agujero negro cuya masa asciende a unos cuatro millones de veces la del SOl, y las observaciones de quásares distantes apuntan a la existencia de agujeros negros de miles de millones de masas solares que ya existían cuando el universo contaba con la edad de unos mil millones de años (es decir, cuando el universo era aún muy joven -su edad actual se estima en unos 13.700 millones de años-).
Es evidente que la formación de objetos de semajante tamaño no puede explicarse a partir del colapso gravitatorio de una única estrella, minúscula en comparación. Hasta ahora, sin embargo, los modelos propuestos para la explicar su formación no resultaban satisfactorios. El obstáculo principal radica en que, durante la gestación de una galaxia, los procesos de formación de estrellas consumen el gas existente antes de que un agujero negro central tenga tiempo de acretarlo y alcazar las descomunales masas observadas.
L. Mayer, S. Kazantzidis, A. Escala y S. Callegari acaban de publicar en Nature los resultados de un estudio en el que, a partir de simulaciones numéricas, logran dar cuenta de la creación de agujeros negros supermasivos a partir de colisiones de galaxias en el universo primitivo. Sus simulaciones han revelado lo siguiente: cuando dos galaxias se fusionan, se genera un disco de gas tan inestable que bastan unos 100.000 años para que acumule en su centro una cantidad de materia equivalente a la de 100 millones de soles. En un estadio posterior, esa acumulación de gas colapsa y da lugar a un agujero negro supermasivo. El dato clave es la duración del proceso: según el estudio, la misma resulta ser inferior en varios órdenes de magnitud a la requerida por los procesos de formación estelar. Ello permite que el agujero negro se forme antes de que las estrellas incipientes "le roben" el gas.

Características principales

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Estos agujeros negros no son más que los restos de estrellas antiguas que ya no existen. Las estrellas suelen tener mucha materia y partículas, por lo que tienen mucha gravedad. Solo necesitas ver cómo el sol tiene 8 planetas y otras estrellas rodeándolo continuamente. El sistema solar existe debido a la gravedad del sol. La tierra se siente atraída por él, pero esto no significa que nos estemos acercando cada vez más al sol.
Muchas estrellas terminan su vida en forma de enanas blancas o estrellas de neutrones. Los agujeros negros son la etapa final de la evolución de estas estrellas mucho más grandes que el sol. Aunque la gente piensa que el sol es grande, sigue siendo una estrella mediana (incluso pequeña si se compara con otras estrellas). Es por eso que hay estrellas de 10 y 15 veces el tamaño del sol, y cuando dejen de existir, formarán un agujero negro.
Si ninguna fuerza puede detener la acción de la gravedad, aparecerá un agujero negro, que puede encoger todo el espacio y comprimirlo hasta que su volumen sea cero. En este punto, se puede decir que la densidad es infinita. En otras palabras, la cantidad de materia que puede estar en volumen cero es ilimitada. Por lo tanto, la fuerza gravitacional de esa mancha negra también es infinita.
Nada puede escapar a esta atracción.
En este caso, incluso la luz que posee la estrella no puede escapar de la gravedad y está atrapada en su propia órbita. Por esta razón, se le llama agujero negro, porque en este volumen de densidad y gravedad infinitas, ni siquiera la luz puede emitir luz. Aunque la gravedad es infinita solo en el punto de volumen cero donde el espacio se pliega, estos agujeros negros atraen materia y energía entre sí.

Fuentes

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