Bholes

AGUJEROS NEGROS: FISURAS DEL ESPACIO
TIEMPO
˜
JAVIER RUBIO PENA

Abstract
En este trabajo analizar´e uno de los objetos que desde su descubrimiento ha estimulado la
imaginaci´on de miles de personas: los agujeros negros. Me centrar´e en concreto en los agujeros
negros de origen estelar, describiendo su historia y origen, su relaci´on directa con la Relatividad
General, su f´ısica peculiar y lasevidencias observacionales de las que disponemos hasta la
fecha. En el aspecto te´orico el texto no pretende ser un curso de Relatividad General y por
este m´otivo evitar´e en la medida de lo posible los farragosos c´alculos tensoriales asociados a la
misma, centr´andome casi exclusivamente en la f´ısica y utilizando solamente aquel formalismo
matem´atico necesario para llegar a ella. En elaspecto observacional el texto intenta dar una
visi´on global de los diferentes m´etodos que se utilizan en la actualidad para identificar agujeros
negros, as´ı como de los m´etodos que quiz´a pudieran utilizarse en un futuro, como es el caso de
las ondas gravitacionales.

Contents
1 Introducci´
on y fundamentos te´
oricos
1.1 Una breve historia de la f´ısica de agujeros negros . . . . . . . . . . . .1.2 Cuando se transforma una estrella en un agujero negro? . . . . . . . .
1.2.1 Introducci´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2.2 Enanas blancas y el l´ımite de Chandraseckhar . . . . . . . . . .
1.2.3 Estrellas de neutrones y el l´ımite de Oppenheimer-Volkoff . . .
1.3 Las ecuaciones de Einstein . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.4 La m´etrica deSchwarzschild y la formaci´on de un agujero negro por
gravitacional. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.5 Los “calvicie” de los agujeros negros y la m´etrica m´as general posible.

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colapso
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2 Astrof´ısica de agujeros negros: viendo lo que no se puede ver
2.1 Introducci´on .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2 Los l´obulos de Roche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3 Rayos X y rayos γ procedentes de agujeros negros acretantes . . . . . . . . . .
2.4 Un m´odelo sencillo para entender la f´ısica de los discos de acreci´on: el disco
delgado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .
2.4.1 Luminosidad de un disco de acreci´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.4.2 Estructura vertical de disco de acreci´on . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.4.3 Viscosidad y discos-α . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.5 Unas cuantas ideas de modelos alternativos de discos de acreci´on . . . . . . . .
2.5.1 Limitaciones del disco delgado .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.5.2 Modelos de discos de acreci´on calientes . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.6 Claves para la observaci´on de agujeros negros en sistemas binarios. . . . . . . .
2.6.1 Estados de emisi´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.6.2 Agujeros negros frente a estrellas de neutrones. . . . . . . . . . . . . .
2.7Determinaci´on de la masa de un objeto compacto en un sistema binario . . . .
2.7.1 La funci´on de masa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.7.2 Una aplicaci´on sencilla: es Cygnus X-1 realmente un agujero negro? . .
2.8 Cuantos agujeros negros existen en nuestra galaxia? . . . . . . . . . . . . . . .

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3 Presente y futuro de la f´ısica de agujeros negros
3.1 Introducci´on .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2 Chandra: el gran observador de rayos X . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.1 Podemos saber si un agujero negro est´a rotando? Chandra si. . . . . .
3.2.2 Existe alguna evidencia nueva de la existencia de horizontes de eventos
en torno a agujeros negros? Chandra la tiene . . . . . . . . . . . . . . .

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