¿Qué es un agujero negro?

Todos hemos oído hablar de los agujeros negros, e incluso hemos visto recreaciones en muchas películas del espacio, pero, ¿qué es realmente un agujero negro?, ¿cómo funciona?.

Por todos es conocida también la ley de Gravitación Universal establecida por Newton por la cual dos objetos con masa se atraerán entre si con una intensidad que va a depender de la masa de los objetos y de la distancia entre ellos. Pues bien, ¿que ocurrirá si un objeto tiene una densidad muy grande?. Es decir, una cantidad enorme de masa en muy poco espacio. Dicho objeto entonces tendrá una fuerza de atracción gravitatoria muy grande sobre su entorno y todo objeto tenderá a "caer" hacia este. Hasta ahí todo sencillo.

Definamos ahora lo que es la "velocidad de escape". Cuando nosotros lanzamos algo hacia arriba (una moneda por ejemplo) aquí en la tierra, la gravedad hace que tras un lapso de tiempo el objeto vuelva a caer. Cuanto mayor sea la velocidad a la que lo lanzamos más alto llegará y más tardará en volver. Pues bien, aquí en nuestro planeta, si el objeto es lanzado con una velocidad igual o mayor a 11 kilómetros por segundo, éste no regresa y es capaz de sobrepasar los efectos gravitatorios que lo harían regresar. Esta velocidad de escape es un punto clave básico a tener en cuenta para el lanzamiento de cohetes o satélites por ejemplo, y depende directamente de la masa del objeto o planeta en cuestión, ya que por poner un ejemplo, en la luna (con una masa mucho menor a la de la tierra) la velocidad de escape es bastante menor (ronda los 2 kilómetros por segundo).

Una vez tenemos claros estos conceptos lanzo una pregunta. ¿Que pasaría con un "planeta" que tuviese una densidad de masa tan grande que la velocidad de escape fuese mayor que la velocidad de la luz?. Pues efectivamente, eso es lo que llamamos "agujero negro" y tiene su lógica. La luz llega a él pero no puede salir ya que la velocidad de escape es mayor de lo que la luz es capaz de moverse. Entonces si la luz no es reflejada por este objeto no será posible para nosotros verlo. Queda como un gran vacío a nivel visual. Y obviamente, si la luz no es capaz de "salir" de un agujero negro nada lo será ya que nada viaja más rápido que la luz (dejemos a los neutrinos a un lado por un día). De modo que los agujeros negros actuan como sumideros. Atraen materia pero nada sale de allí.

Toda la materia que pasa por el radio de acción de un agujero negro es estirada y destruida por el mismo y observado desde fuera parece que el tiempo pasa más lento para ese objeto que esta siendo engullido por el agujero negro, y su luz se estira a longitudes de onda cada vez más largas. Esto se debe a que en las proximidades de un agujero negro el espacio y el tiempo se deforman (actuan como pozos de espacio-tiempo) según la teoría de la relatividad especial de Albert Einstein. Esta deformación del espacio y el tiempo ocurre cerca de cualquier objeto que tiene masa y por lo tanto efecto gravitatorio, pero es imperceptible en planetas como la Tierra, con tan poca masa. En el sol por ejemplo este efecto es mínimo pero si ha sido detectado.

Anibal Bueno

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Sin comentarios en “¿Qué es un agujero negro?”

  1. Avatar
    David agosto 6, 2014 at 8:58 am #

    El otro día intenté explicar esto a unos amigos, no se enteraron muy bien así que les pasé este post. Parece que ya se enteraron, ¡muchas gracias!

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    Manuel50 octubre 28, 2011 at 11:14 pm #

    No me convencen las teorías relativistas, la deformación del espacio tiempo etc, Einstein debió ser muy inteligente pero creo que terminó perdiendo la cabeza de tanto pensar...
    Pienso que el ser humano aun ignora todo o casi todo, y por eso elucubra, y es tan arrogante y presuntuoso que se cree sus fantasías exponiendo sus teorías como hechos consumados, pobres!! cuanto bien les haría a muchos un poco de humildad....
    Todo ese material engullido por esos supuestos [b]agujeros negros...[/b] (somos cortitos hasta para definir las cosas) ¿Alguien me puede decir donde va a parar? se condensa? se traslada? se almacena? da lugar a otros cuerpos celestes? que?
    Tan insignificantes y tan grandioso a la vez... apenas somos nada en el universo y sin embargo tenemos conciencia de existir, somos materia del universo, materia que se auto estudia y tiene conciencia de si misma.... ¿os dais cuenta? creernos única fuente de vida inteligente en el universo, no es mas que una necedad de las infinitas limitaciones humanas.

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      anibalbueno noviembre 3, 2011 at 2:16 am #

      Hola Manuel, noto un claro tono anti antropofílico en tu comentario. Tienes razón en el hecho de que sólo conocemos una pequeñísima parte de la realidad. Pero es esa autoconciencia que nos diferencia (al menos del resto de seres vivos que conocemos en este pequeño punto del Universo llamado planeta tierra) la que nos impulsa a intentar conocer lo que nos rodea.

      Y si, estamos limitados y estoy de acuerdo contigo en el hecho de que parece que necesitemos conocer o explicar todo lo que nos rodea, muchas veces creyendo tener las respuestas y sino agarrándonos a lo que más se parezca a una explicación (de ahí que en casi todas las culturas existan mitos o religiones). Nuestro cerebro es limitado en cuanto a comprensión. Hemos inventado el concepto "infinito", pero ¿somos capaces de imaginarlo realmente?. Nos empeñamos desde siempre en preguntarnos cuando y como comenzó el Universo. ¿Y por qué tuvo que tener un comienzo?, ¿para dejarnos a nosotros más tranquilos y que lo entendamos mejor?.

      Si que es cierto que la teoría relativista puede que no sea capaz de explicarnos de la mejor forma muchos de los misterios del Universo, pero es la mejor explicación hasta el momento (mucho mejor que la que existía antes que ella) y seguramente será sustituída o modificada por otra mejor. Asi funciona la ciencia.... de forma incremental aproximándose a la verdad.

      Respecto a lo de que ocurre cuando un objeto "cae" en un agujero negro. Si se supiese con exactitud habría una respuesta clara y concisa entre la comunidad científica. Un agujero negro es una cantidad enorme de masa en un espacio muy pequeño, podemos decir que la masa se uniría con la propia del agujero negro en un solo punto, pero teniendo en cuenta que el espacio y tiempo parecen deformarse en sus proximidades el proceso que se lleva a cabo creo que es algo que difícilmente podemos imaginarnos cuando sólo conocemos un espacio como el que vivimos, con unas dimensiones estáticas y un tiempo constante. El objeto pasa a deformarse, a emitir radiacion y a ser atraido de forma exponencialmente diferente en sus extremos (mucho más deprisa en los átomos más cercanos que en los más alejados). Hay quien dice que esta deformacion espacio-temporal hace que el objeto caiga infinitamente como en un pozo sin fondo. Sinceramente, al menos yo, no puedo darte una respuesta definitiva. Admito mis limitaciones.

      Un saludo y gracias por tu comentario.

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    Guillermo octubre 19, 2011 at 12:55 pm #

    Perfecto todo aclarado, es que llevaba tiempo pensando eso , y justo tu entrada me lo ha recordado. Efectivamente es como me imaginaba, que el tejido espacio tiempo se deformaba como bien explicas en el artículo y el fotón no le queda otro remiedio que seguir el camino que se convierte en un "embudo". Aunque desconocia que existiese la teoria de que el fotón tiene masa. Gracias

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    Guillermo octubre 18, 2011 at 7:25 pm #

    Perfecta explicación y muy esclarecedora para mi. Tengo una pregunta un poco quisquillosa, pero si un fotón no tiene masa? como es que no puede escapar de ese agujero negro y deja de ser negro?

    • Avatar
      anibalbueno octubre 19, 2011 at 10:51 am #

      Hola Guillermo, me alegro mucho de que te haya resultado una buena explicación. La pregunta que me haces es muy interesante. Trataré de responderla lo mejor posible.

      Para empezar hay que decir que la naturaleza de la luz sigue siendo algo en parte misterioso. Hoy en día la teoría dominante considera que la luz es un ente dual (onda-partícula) y que materialmente está compuesta por fotones, efectivamente partículas que se consideran de masa igual a cero. No obstante está demostrado que los efectos gravitatorios de cuerpos con grandes masas influyen sobre la luz (como por ejemplo nuestro agujero negro).

      Se puede explicar que la luz sucumba a los efectos de un agujero negro por dos teorías: una de ellas sostiene que los fotones SI tienen masa (precisamente aquí puedes ver un artículo que habla sobre ello y sobre fotones y agujeros negros: http://www.casanchi.com/fis/masafoton01.pdf). Y la segunda explicación considerando que efectivamente un fotón no tiene masa consiste en no basarnos en la Gravitación Universal de Newton sino en una versión actualizada de la misma como en parte lo es la teoría general de la relatividad de Einstein. Según esta teoría la gravedad no es una fuerza (aunque nosotros la percibamos como tal) sino que es una deformación del espacio-tiempo como apunté en el artículo. De esta forma, aunque un fotón no tenga masa, y al pasar por el radio de acción del agujero negro no sea atraido hacia él, sí seguirá su camino por el plano espacial, plano que ha sido deformado por el agujero negro que ha generado un pliegue en el espacio en forma de embudo.

      No se si mi explicación ha sido clara. Un ejemplo tonto. Consideremos el plano bidimensional de una cama. Colocamos una bola de plomo pesada encima que hunde el plano de la cama. al deslizar una canica esta irá en linea recta pero al encontrar el "hundimiento" en el colchón tenderá a caer en él y no será debido a que la bola de plomo la atraiga por su masa en forma de gravedad, sino porque ha deformado el plano y la canica sigue su camino por el plano (en este caso deformado).

      Un saludo!

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