ANALIZANDO SU ORIGEN

¿Qué son los AGUJEROS NEGROS, cómo se FORMAN en el espacio y cuántos TIPOS existen?

Tras la primera imagen del agujero negro Sagitario A que se ubica en la Vía Láctea

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Esta mañana, el proyecto Event Horizon Telescope reveló la primera imagen de un AGUJERO NEGRO supermasivo de nombre "Sagitario A*" que se ubica en el centro de nuestra Vía Láctea. En Heraldo Binario te explicaremos qué son los agujeros negros y cuántos tipos existen. 

¿Qué son los agujeros negros?

Un agujero negro, también conocido como hoyo negro, se puede entender como una zona/región en el espacio-tiempo en donde el campo gravitacional es tan amplio que impide hasta que la misma luz escape al infinito.

De manera más simple, un hoyo negro es lo que ocurre cuando una estrella es tan grande que su fuerza de gravedad hace que toda la estrella se concentre en un cuerpo más pequeño. 

Fue en 1783 cuando el geólogo John Michell definió por primera vez lo que era este fenómeno, pero hasta 1967 fue que el físico teórico, John Wheeler lo definió como "black hole", también conocido como estrella fría o congelada.

 

¿Qué características tienen los agujeros  negros?

  • Poseen masa de por lo menos miles de soles
  • No cuentan con atributos externos, más que la masa, carga y momento angular
  • Emiten una forma de radiación llamada radiación Hawking
  • Cuentan con una gran fuerza de atracción gravitacional; tan fuerte que la luz no puede escapar
  • No cuentan con superficies rígidas
  • Contienen una singularidad dentro
  • Los agujeros negros se ubican, potencialmente, en el centro de cada galaxia

¿Cómo se forman los agujeros negros?

La mayoría de los agujeros negros se forman a partir de los restos de una gran estrella que muere en una explosión de supernova. (Las estrellas más pequeñas se convierten en estrellas de neutrones densas, que no son lo suficientemente masivas como para atrapar la luz).

Si la masa total de la estrella es lo suficientemente grande (alrededor de tres veces la masa del Sol), se puede probar teóricamente que ninguna fuerza puede mantener el estrella se derrumbe bajo la influencia de la gravedad.

Sin embargo, cuando la estrella colapsa, ocurre algo extraño. A medida que la superficie de la estrella se acerca a una superficie imaginaria llamada "horizonte de eventos", el tiempo en la estrella se ralentiza en relación con el tiempo que los observadores mantienen lejos.

Cuando la superficie alcanza el horizonte de eventos, el tiempo se detiene y la estrella ya no puede colapsar: es un objeto congelado que colapsa.

¿Cuántos TIPOS de agujeros negros existen?

Hasta ahora, los astrónomos han identificado tres tipos de agujeros negros:

  1. Agujeros negros estelares
  2. Agujeros negros supermasivos
  3. Agujeros negros intermedios

Agujeros negros estelares

Son pequeños pero mortales Cuando una estrella quema lo último de su combustible, el objeto puede colapsar o caer sobre sí mismo.

Para las estrellas más pequeñas (aquellas de hasta tres veces la masa del sol), el nuevo núcleo se convertirá en una estrella de neutrones o una enana blanca. Pero cuando una estrella más grande colapsa, continúa comprimiéndose y crea un agujero negro estelar.

Los agujeros negros formados por el colapso de estrellas individuales son relativamente pequeños pero increíblemente densos. Uno de estos objetos tiene más de tres veces la masa del sol en el diámetro de una ciudad. Esto conduce a una gran cantidad de fuerza gravitacional que tira de los objetos alrededor del objeto.

Los agujeros negros estelares luego consumen el polvo y el gas de las galaxias circundantes, lo que los mantiene creciendo en tamaño.

Agujeros negros supermasivos: el nacimiento de los gigantes

Pequeños agujeros negros pueblan el universo, pero sus primos, los agujeros negros supermasivos, dominan. Estos enormes agujeros negros son millones o incluso miles de millones de veces más masivos que el sol, pero tienen aproximadamente el mismo tamaño de diámetro.

Se cree que estos agujeros negros se encuentran en el centro de casi todas las galaxias, incluida la Vía Láctea.

Los científicos no están seguros de cómo se generan agujeros negros tan grandes. Una vez que estos gigantes se han formado, acumulan masa del polvo y el gas que los rodea, material que abunda en el centro de las galaxias, lo que les permite crecer a tamaños aún más enormes.

Los agujeros negros supermasivos pueden ser el resultado de cientos o miles de pequeños agujeros negros que se fusionan, o  grandes nubes de gas también podrían ser responsables, colapsando juntas y acumulando masa rápidamente.

Una tercera opción es el colapso de un cúmulo estelar, un grupo de estrellas que caen juntas. En cuarto lugar, los agujeros negros supermasivos podrían surgir de enormes cúmulos de materia oscura.

Esta es una sustancia que podemos observar a través de su efecto gravitacional sobre otros objetos; sin embargo, no sabemos de qué está compuesta la materia oscura porque no emite luz y no se puede observar directamente.

Agujeros negros intermedios

Los científicos alguna vez pensaron que los agujeros negros venían solo en tamaños pequeños y grandes, pero la investigación ha revelado la posibilidad de que puedan existir agujeros negros de tamaño mediano o intermedio (IMBH).

Estos cuerpos podrían formarse cuando las estrellas de un cúmulo colisionan en una reacción en cadena.

Varios de estos IMBH que se forman en la misma región podrían eventualmente caer juntos en el centro de una galaxia y crear un agujero negro supermasivo.

En 2014, los astrónomos encontraron lo que parecía ser un agujero negro de masa intermedia en el brazo de una galaxia espiral.

Y en 2021, los astrónomos aprovecharon un antiguo estallido de rayos gamma para detectar uno. "Los astrónomos han estado buscando con mucha atención estos agujeros negros de tamaño mediano", dijo en un comunicado el coautor del estudio, Tim Roberts, de la Universidad de Durham en el Reino Unido.

"Ha habido indicios de que existen, pero los IMBH han estado actuando como un pariente perdido hace mucho tiempo que no está interesado en ser encontrado".

La investigación, de 2018, sugirió que estos IMBH pueden existir en el corazón de las galaxias enanas (o galaxias muy pequeñas).

Las observaciones de 10 de estas galaxias (cinco de las cuales eran previamente desconocidas para la ciencia antes de este último estudio) revelaron actividad de rayos X, común en los agujeros negros, lo que sugiere la presencia de agujeros negros de 36 000 a 316 000 masas solares.

La información provino del Sloan Digital Sky Survey, que examina alrededor de 1 millón de galaxias y puede detectar el tipo de luz que a menudo se observa proveniente de agujeros negros que recogen escombros cercanos.

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