Los agujeros negros son regiones del espacio con una gran masa concentrada que poseen una gravitación de enorme intensidad, de tal forma que nada puede escapar de ellos, incluida la luz (la frontera del agujero negro a partir de la cual no puede emitir materia ni luz se llama “horizonte de sucesos” y está situada en el borde). Recordemos que la curvatura de la geometría del espacio-tiempo, debida a la presencia de materia de acuerdo con la Teoría de la relatividad, origina esos efectos gravitatorios.
Cuando un agujero negro está “devorando” una estrella, la va triturando con gran estruendo, siendo absorbida parte de su materia hacia el interior y la otra parte forma un disco o cinturón de gas molecular gravitando alrededor de él llamado <<disco de acreción>>.
Al ocurrir esto, el agujero dispara un chorro de radiaciones y partículas materiales (masa que puede ser equivalente a cien millones de toneladas de materia) a punto de ser absorbidas, procedentes de la parte interna del disco de acreción que se ha calentado a millones de grados y que, por el hecho de su tamaño reducido, gira a velocidades relativistas (cercanas a la velocidad de la luz) alrededor del agujero negro, el cual también se mueve en rotación como cualquier otro cuerpo estelar. Se forman remolinos y se emiten dichos chorros o impulsos (“jets”) en forma de radiaciones electromagnéticas e incluso partículas subatómicas, que alcanzan distancias de miles de años luz, lo que puede permitir detectarlas desde la Tierra. Pueden emitir, desde su disco de acreción, ondas de radio, rayos γ, rayos X, electrones, núcleos atómicos, e incluso núcleos de átomos pesados (hierro y cinc).
Tras
varios miles de millones de vida y al perder tanta energía (como postula la
Teoría de la relatividad, las estrellas pierden energía al estar sometidas a
intensos campos gravitatorios tanto más cuanto mayores son éstos, como se ha
comprobado experimentalmente), la temperatura interior desciende hasta que la
atracción gravitatoria hace que se contraiga más y en este colapso se vaya
destruyendo la estructura atómica de la sustancia interior, con lo que las
partículas subatómicas, como los electrones y los nucleones, quedan sueltas repeliéndose
mutuamente hasta conseguir un nuevo equilibrio expansión-atracción gravitatoria
en el interior de la estrella. Se ha formado una <<enana blanca>>,
con una gran masa muy caliente (podría ser algo mayor que la de nuestro Sol) concentrada
en un pequeño volumen (por ejemplo, como el de la Tierra), lo que le puede
proporcionar una atracción gravitatoria en superficie muy elevada, miles de
veces la de la Tierra.
En
determinadas condiciones, la atracción gravitatoria se hace demasiado fuerte
para ser contrarrestada por la repulsión electrónica y la estrella se colapsa de
nuevo. Así, los electrones y protones se combinan para formar un plasma o
“gelatina” de neutrones muy próximos, según la reacción e- + p+
→ n0
+ /ν (antineutrinos), y contrarrestar la contracción gravitatoria hasta
conseguir un nuevo equilibrio. Se trata de una <<estrella de
neutrones>>, que podría concentrar una enorme masa casi como la del Sol en
una esfera de algunos kilómetros de diámetro (por ej., 16 km) con una altísima
atracción gravitatoria (por ej., de unos 210.000 millones de veces la
terrestre). Aunque no
se han observado estrellas de neutrones, sí se han estudiado las radiaciones o
impulsos emitidos al girar, por lo que se cree puedan ser los llamados
<<púlsares>>.
El
equilibrio de la estrella de neutrones es inestable y, en ciertas condiciones,
la gravitación puede superar incluso la resistencia de la estructura neutrónica
y la estrella podría colapsarse sin oposición, incluso hasta un volumen muy
reducido con lo que la gravedad superficial aumentaría muchísimo. De tal forma
que un objeto estelar que se aproximara quedaría atrapado y caería en su
interior, como en un pozo sin fondo, sin poder volver a salir, ni siquiera si
se tratase de la luz (de ahí que quedase oscurecido en visión desde fuera).
Este objeto estelar es el llamado <<agujero negro>>.
Los astrónomos están encontrando pruebas de la existencia de agujeros negros en distintos lugares del universo, especialmente en el centro y al fondo de las galaxias. Con la ayuda de la cámara infrarroja del Hubble descubrieron flujos espirales de gases y polvo que parecen proporcionar combustible a los agujeros negros, según las imágenes obtenidas, por ejemplo, de la galaxia NGC 1667 situada a unos 220 millones de años-luz. El agujero negro llamado Old faithful se encuentra situado a unos cuarenta mil años-luz de la Tierra en la constelación del Águila y posee una masa del orden de diez mil veces mayor que la del Sol y un diámetro de unos cuarenta kilómetros. En nuestra galaxia se supone la existencia de miles de agujeros negros, pero sólo se han encontrado muy pocos, entre los cuales se halla uno al fondo de la Vía Láctea que posee una gran masa, cuatro millones de veces la del Sol. En él se precipita cada una de las numerosas estrellas cercanas cada 100.000 años recomponiendo el disco de acreción que se descompone por emisión de flujos de gas.
Hay que tener en cuenta que el movimiento de las estrellas cercanas es orientado por la curvatura del espacio-tiempo próximo al agujero negro, pudiendo ser atraídas y absorbidas por el mismo.
La gravitación es consecuencia de
la
geometría curva del espacio-tiempo
De ahí que sea frecuente el encontrar un agujero negro asociado a una estrella (sistema binario) de la que va atrapando materia hasta “tragarla” del todo.
Cuando un agujero negro se “traga” una estrella se produce una gran
erupción de un chorro de partículas, característica del disco de acreción, con
emisión de señales en rayos X, que podemos detectar, procedentes de la zona
interna del disco, próxima al horizonte de sucesos del agujero negro. Con todo
ello, se puede explorar la naturaleza del agujero negro e incluso estudiar
fenómenos relativistas del Universo en épocas pasadas.
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