Definición
Hay muchos objetos exóticos y fascinantes en el universo, pero ninguno que capture la imaginación más que los agujeros negros. Sin embargo, no mucha gente sabe realmente qué es un agujero negro o que en realidad existen diferentes tipos de agujeros negros. Para tener una idea de lo que es un agujero negro, considere el siguiente experimento mental. Digamos que puedo exprimir la Tierra para que sea tan grande como una naranja. Lo que ha hecho es aumentar la densidad de la tierra y crear una región del espacio con una atracción gravitacional tan fuerte que nada, ni siquiera la luz, puede escapar de esa región. Esa es una descripción simple de un agujero negro . La aceleración gravitacional en la Tierra depende de la masa y el radio de la Tierra. Calculemos esa aceleración gravitacional.
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Vemos la conocida aceleración debida a la gravedad. Tenga en cuenta que la constante G es la constante gravitacional universal. ¿Qué pasa si encogemos la Tierra al tamaño de una naranja de 4 cm? Obtenemos la siguiente aceleración debido a la gravedad.
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Esta nueva gravedad es tan fuerte que es 2,500,000,000,000,000 veces más fuerte que nuestra gravedad actual. Esto está en el rango de los cuatrillones. Esta gravedad es tan fuerte que ni siquiera la luz podrá escapar de esa región del espacio. Así es como se define un agujero negro.
Tipos de agujeros negros
La primera clasificación de los agujeros negros tiene que ver con si están rotando o no. Los agujeros negros que no giran se denominan agujeros negros de Schwarzschild . Estos agujeros negros tienen núcleos no giratorios y tienen dos propiedades principales: una singularidad y un horizonte de eventos. Una singularidad es simplemente el nombre del núcleo colapsado del agujero negro. El horizonte de sucesos es una esfera imaginaria que rodea al agujero negro y también se define como la apertura del agujero negro. Los agujeros negros giratorios se conocen como Kerragujeros negros. Estos agujeros negros giran porque el objeto que colapsó en un agujero negro originalmente estaba girando. Estos agujeros negros tienen las siguientes propiedades: una singularidad, un horizonte de eventos, la ergosfera y el límite estático. La ergosfera es la región del espacio distorsionado alrededor del agujero negro en rotación y generalmente tiene forma de huevo. A medida que el agujero negro gira, arrastra el espacio a su alrededor formando esta región. El límite estático es el límite entre la ergosfera y el espacio normal.
Existe otra clasificación de agujeros negros que contiene tres tipos: estelares, supermasivos y microagujeros negros. Los agujeros negros estelares se forman a partir de estrellas masivas. A medida que una estrella envejece, hay una batalla entre la gravedad que empuja hacia adentro y la presión de la radiación debido a las reacciones nucleares dentro de la estrella que empuja hacia afuera. Cuando estas estrellas mueren, su región exterior está compuesta principalmente de hierro. La presión de la radiación provoca una explosión masiva que llamamos supernova . Esta explosión arroja la capa exterior de la estrella moribunda dejando el núcleo. La gravedad luego colapsa este núcleo en una singularidad, pero solo si el núcleo era lo suficientemente masivo (más de 10 veces el tamaño del sol). El resultado es lo que llamamos un agujero negro estelar.
Los agujeros negros supermasivos existen principalmente en los centros de las galaxias. Esto incluye nuestra propia galaxia, la Vía Láctea. Pueden tener masas equivalentes a miles de millones de soles. Desafortunadamente, los científicos aún no saben cómo se forman estos agujeros negros supermasivos, aunque se especula que se formaron a partir del colapso de grandes cúmulos estelares. También es posible que resulten de la formación de galaxias. Dado que están en el centro de las galaxias y cerca de miles de millones de estrellas, estos agujeros negros se hacen más grandes a medida que absorben la materia circundante. La siguiente figura muestra un ejemplo de un agujero negro estelar (a la izquierda) y un agujero negro supermasivo (a la derecha).
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Finalmente, están los microagujeros negros. Nunca observados en realidad, estos agujeros negros tienen masas que son más pequeñas que el sol. La especulación es que estos agujeros negros se formaron durante el Big Bang.
Resumen de la lección
Hay dos conjuntos de clasificaciones de agujeros negros. La primera clasificación se basa en si el agujero negro está rotando o no. Si gira, entonces es un agujero negro de Kerr, y si no gira, entonces es un agujero negro de Schwarzschild. También tenemos otros tres tipos de agujeros negros que pueden estar rotando o no: agujeros negros estelares que se originan en estrellas grandes, agujeros negros supermasivos que residen en el centro de las galaxias y los elusivos micro agujeros negros. Entonces, como puede ver, puede tener un agujero negro estelar o un agujero negro supermasivo que es un agujero negro de Kerr o Schwarzschild, dependiendo de si el agujero negro está rotando o no.
Vocabulario y definiciones
Agujero negro :
No rotatorio : los agujeros negros no rotativos tienen núcleos que no rotan y tienen una singularidad y un horizonte de eventos.
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Schwarzschild : Los agujeros negros de Schwarzschild son agujeros negros que no giran.
Singularidad : Singularidad es el nombre del núcleo colapsado del agujero negro.
Horizonte de eventos : un horizonte de eventos es una esfera imaginaria que rodea el agujero negro y también se define como la apertura del agujero negro.
Rotación : Los agujeros negros rotativos tienen un centro rotatorio y están compuestos por una singularidad, un horizonte de eventos, la ergosfera y el límite estático.
Kerr : Un Kerr es un agujero negro giratorio.
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Ergosfera : La ergosfera es la región del espacio distorsionado alrededor del agujero negro en rotación y generalmente tiene forma de huevo.
Límite estático : Un límite estático es el límite entre la ergosfera y el espacio normal.
Estelar : los agujeros negros estelares se forman a partir de estrellas masivas.
Supernova : una supernova ocurre cuando la presión de la radiación causa una explosión que arroja la capa exterior de la estrella moribunda que sale del núcleo.
Supermasivo : Los agujeros negros supermasivos existen principalmente en los centros de las galaxias.
Micro : Nunca se han observado microagujeros negros, pero se cree que se formaron durante el Big Bang y tienen masas más pequeñas que el sol.
Los resultados del aprendizaje
Después de ver esta lección, debería poder:
- Definir agujero negro
- Enumere los diferentes tipos de agujeros negros
- Resumir los componentes de diferentes agujeros negros.
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