Qué es un agujero negro?

Qué es un Agujero Negro?

Si se lanza hacia arriba una bola de hierro, desde la superficie de la tierra, alcanza cierta altura, y luego cae de regreso. Al lanzarla con más fuerza, alcanza mayor altura. Laplace calculó la altura que alcanzaría para una velocidad inicial dada. Encontró que la altura aumentaba más rápidamente que la velocidad, de modo que la altura se hacía muy grande para unavelocidad no demasiado grande. A una velocidad de 40.000 Km/h (sólo unas 20 veces más veloz que el Concorde) la altura se hace realmente muy grande - tiende a ser infinita, como dirían los matemáticos. Esta velocidad es llamada la 'velocidad de escape' desde la superficie de la Tierra, y es la velocidad que debe alcanzarse si una nave espacial ha de llegar a la Luna o a cualquiera de los planetas.Siendo un matemático, Laplace resolvió el problema para todos los cuerpos esféricos, no sólo para la Tierra.

Él encontró una fórmula muy simple, que nos dice que la velocidad de escape, V, está dada por, V=(2GM/R)1/2, donde G es una constante que define qué tan fuerte es la gravedad, M es la masa, o cantidad de material en el cuerpo, y R es su radio. Esta fórmula dice que objetos pequeños peromasivos (o sea, R pequeña y M grande), tienen velocidades de escape grandes.
Esta sorprendentemente simple fórmula produce exactamente la misma respuesta que la obtenida usando la teoría de la relatividad.

La luz viaja a algo más de 1.000 millones de Km/h, y en 1905 Albert Einstein demostró que nada puede viajar más rápido que la luz. La fórmula de arriba puede ser despejada para mostrar quéradio debe tener un objeto para que la velocidad de escape desde su superficie sea la velocidad de la luz. La respuesta es, R=(2G/c2)M, donde c es la velocidad de la luz.
Este radio en particular, R, es llamado el 'radio de Schwarzschild', en honor del astrónomo Alemán que primero lo derivó a partir de la teoría de la relatividad de Einstein. La fórmula nos dice que el radio de Schwarzschild para laTierra es de menos de un centímetro, comparado con su radio de 6.357 Km.
Los valores para algunos otros objetos astronómicos se dan en la tabla de abajo.

Radio De Schwarzschild Para Algunos Objetos Astronómicos

Objeto

Masa del Objeto
(Masas Solares)

Radio
(Km)

Velocidad de Escape
(Km/seg)

Radio de Schwarzschild

Tierra

0,00000304

6.357

11,3

9,0 mm

Sol

1,0696.000

617

2,95 Km

Enana Blanca

0,8

10.000

5.000

2,4 Km

Estrella de Neutrones

2

8

250.000

5,9 Km

Núcleo de una Galaxia

50.000.000

?

?

147.500.000 Km


Podría parecer sorprendente que la luz pueda concebirse como comportándose como un cohete o una bola de billar!
Fue Einstein quien demostró que la luz puede ser considerada como unacolección de partículas, llamadas fotones, que tienen masa, o más correctamente, energía, por virtud de la fórmula E=Mc2, que relaciona la energía E con la masa M.
Los fotones siempre viajan a la misma velocidad, la velocidad de la luz, pero cuando se alejan de un objeto con gravedad pierden energía, y para un observador externo, parecen ser más rojos. Es este 'corrimiento hacia el rojo' lo que implicaque los fotones que parten de un agujero negro ultimadamente pierden toda su energía y se hacen completamente invisibles.

Si ni siquiera la energía de la luz viaja lo suficientemente rápido como para escapar (y nada puede viajar más rápido), entonces ninguna señal de ningún tipo puede escapar, y el objeto sería 'negro'. La única indicación de la presencia de tal objeto es su atraccióngravitacional. Lejos de su superficie es como si un objeto ordinario de la misma masa estuviera allí.
La presencia de su gravedad significa que otros objetos pueden caer en él, de allí el nombre de 'agujero'.

Y así, un agujero negro es un objeto tan compacto que la velocidad de escape desde su superficie es mayor que la velocidad de la luz.

La velocidad de la luz es de 299.800 Km/seg.
11 Km/seg...