Como Se Forman Los Agujeros Negros
Páginas: 11 (2719 palabras)
Publicado: 21 de noviembre de 2012
COMO SE FORMAN LOS AGUJEROS NEGROS
Supongamos una estrella como el sol que va agotando su combustible nuclear convirtiendo su hidrógeno a helio y este a carbono, oxígeno y finalmente hierro llegando un momento en que el calor producido por las reacciones nucleares es poco para producir una dilatación del sol y compensar así a la fuerza de la gravedad. Entonces el sol se colapsa aumentando sudensidad, siendo frenado ese colapso únicamente por la repulsión entre las capas electrónicas de los átomos. Pero si la masa del sol es lo suficientemente elevada se vencerá esta repulsión pudiéndose llegar a fusionarse los protones y electrones de todos los átomos, formando neutrones y reduciéndose el volumen de la estrella no quedando ningún espacio entre los núcleos de los átomos. El sol seconvertiría en una esfera de neutrones y por lo tanto tendría una densidad elevadísima. Sería lo que se denomina estrella de neutrones.
Naturalmente las estrellas de neutrones no se forman tan fácilmente, ya que al colapsarse la estrella la energía gravitatoria se convierte en calor rápidamente provocando una gran explosión. Se formaría una nova o una supernova expulsando en la explosión granparte de su material, con lo que la presión gravitatoria disminuiría y el colapso podría detenerse. Así se podría llegar a lo que se denomina enanas blancas en las que la distancia entre los núcleos atómicos a disminuido de modo que los electrones circulan libres por todo el material, y es la velocidad de movimiento de estos lo que impide un colapso mayor. Por lo tanto la densidad es muy elevadapero sin llegar a la de la estrella de neutrones. Pero la velocidad de los electrones tiene un límite: la velocidad de la luz; y cuando el equilibrio estelar exige una velocidad de los electrones superior a la velocidad de la luz, el colapso a neutrones es inevitable.
Se ha calculado que por encima de 2'5 soles de masa, una estrella de neutrones se colapsaría más aún fusionándose sus neutrones.Esto es posible debido a que el principio de exclusión de Pauli por el cual se repelen los neutrones tiene un límite cuando la velocidad de vibración de los neutrones alcanza la velocidad de la luz.
Debido a que no habría ninguna fuerza conocida que detuviera el colapso, este continuaría hasta convertir la estrella en un punto creándose un agujero negro. Este volumen puntual inplicaría unadensidad infinita, por lo que fue rechazado en un principio por la comunidad científica, pero S. Hawking demostró que esta singularidad era compatible con la teoría de la relatividad general de Einstein
LA TEORIA DE LA RELATIVIDAD ESPECIAL Y LOS AGUJEROS NEGROS (© Angel Torregrosa Lillo)
Es posible hallar la relación entre la masa y el radio de un agujero negro esférico teniendo en cuenta quela velocidad máxima que puede alcanzar un objeo, según la teoría dela relatividad, es la velocidad de la luz.
La velocidad de escape en la superficie de un astro esférico será la velocidad máxima que puede alcanzar un objeto para mantenerse en órbita alrededor del astro. Esto ocurrirá cuando la energía cinética del objeto sea igual a la energía potencial debida a la atracción gravitatoria delastro.
La energía cinética según la mecánica clásica es
Ec=½ mv² (1)
y la energía potencial es Ep=GmM/r (2)
siendo v la velocidad del objeto en órbita, m la masa del objeto en órbita, M la masa del astro, r la distancia desde el centro del astro hasta el punto donde se encuentra el objeto en órbita y G la constante de gravitación universal.
Igualando la energía potencial con la energíacinética y despejando la velocidad obtenemos la ecuación de la velocidad de escape:
[pic](3)
entonces para una velocidad de escape igual a la velocidad de la luz c y despejando M/r de la anterior fórmula obtenemos
[pic](4)
como c=2.99793 x 108 m/s y G=6.6732 x 10-11 Nm²/kg² obtenemos que
M/r=6.734 x 1026 kg/m
que será la relación entre la masa y el radio de un cuerpo esférico para que...
Supongamos una estrella como el sol que va agotando su combustible nuclear convirtiendo su hidrógeno a helio y este a carbono, oxígeno y finalmente hierro llegando un momento en que el calor producido por las reacciones nucleares es poco para producir una dilatación del sol y compensar así a la fuerza de la gravedad. Entonces el sol se colapsa aumentando sudensidad, siendo frenado ese colapso únicamente por la repulsión entre las capas electrónicas de los átomos. Pero si la masa del sol es lo suficientemente elevada se vencerá esta repulsión pudiéndose llegar a fusionarse los protones y electrones de todos los átomos, formando neutrones y reduciéndose el volumen de la estrella no quedando ningún espacio entre los núcleos de los átomos. El sol seconvertiría en una esfera de neutrones y por lo tanto tendría una densidad elevadísima. Sería lo que se denomina estrella de neutrones.
Naturalmente las estrellas de neutrones no se forman tan fácilmente, ya que al colapsarse la estrella la energía gravitatoria se convierte en calor rápidamente provocando una gran explosión. Se formaría una nova o una supernova expulsando en la explosión granparte de su material, con lo que la presión gravitatoria disminuiría y el colapso podría detenerse. Así se podría llegar a lo que se denomina enanas blancas en las que la distancia entre los núcleos atómicos a disminuido de modo que los electrones circulan libres por todo el material, y es la velocidad de movimiento de estos lo que impide un colapso mayor. Por lo tanto la densidad es muy elevadapero sin llegar a la de la estrella de neutrones. Pero la velocidad de los electrones tiene un límite: la velocidad de la luz; y cuando el equilibrio estelar exige una velocidad de los electrones superior a la velocidad de la luz, el colapso a neutrones es inevitable.
Se ha calculado que por encima de 2'5 soles de masa, una estrella de neutrones se colapsaría más aún fusionándose sus neutrones.Esto es posible debido a que el principio de exclusión de Pauli por el cual se repelen los neutrones tiene un límite cuando la velocidad de vibración de los neutrones alcanza la velocidad de la luz.
Debido a que no habría ninguna fuerza conocida que detuviera el colapso, este continuaría hasta convertir la estrella en un punto creándose un agujero negro. Este volumen puntual inplicaría unadensidad infinita, por lo que fue rechazado en un principio por la comunidad científica, pero S. Hawking demostró que esta singularidad era compatible con la teoría de la relatividad general de Einstein
LA TEORIA DE LA RELATIVIDAD ESPECIAL Y LOS AGUJEROS NEGROS (© Angel Torregrosa Lillo)
Es posible hallar la relación entre la masa y el radio de un agujero negro esférico teniendo en cuenta quela velocidad máxima que puede alcanzar un objeo, según la teoría dela relatividad, es la velocidad de la luz.
La velocidad de escape en la superficie de un astro esférico será la velocidad máxima que puede alcanzar un objeto para mantenerse en órbita alrededor del astro. Esto ocurrirá cuando la energía cinética del objeto sea igual a la energía potencial debida a la atracción gravitatoria delastro.
La energía cinética según la mecánica clásica es
Ec=½ mv² (1)
y la energía potencial es Ep=GmM/r (2)
siendo v la velocidad del objeto en órbita, m la masa del objeto en órbita, M la masa del astro, r la distancia desde el centro del astro hasta el punto donde se encuentra el objeto en órbita y G la constante de gravitación universal.
Igualando la energía potencial con la energíacinética y despejando la velocidad obtenemos la ecuación de la velocidad de escape:
[pic](3)
entonces para una velocidad de escape igual a la velocidad de la luz c y despejando M/r de la anterior fórmula obtenemos
[pic](4)
como c=2.99793 x 108 m/s y G=6.6732 x 10-11 Nm²/kg² obtenemos que
M/r=6.734 x 1026 kg/m
que será la relación entre la masa y el radio de un cuerpo esférico para que...
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