Cuásares, Agujeros Negros y otros Objetos Cósmicos. Parte II

Sostenía en la primera parte de este trabajo, que dentro de una concepción atomista del universo, la galaxia es su componente básico, que está compuesto por miles de millones de estrellas. Y, en ese plano los científicos han probado la existencia de núcleos centrales que han sido denominados Cuásares.

En el año 1783 el investigador inglés, John Michell, de la Universidad de Cambridge escribió, en el Philosophical Transactions of The Royal Society of London, un artículo que describía la posibilidad que existieran regiones en el mundo, donde algunas estrellas fuesen tan compactas y masivas, con un campo gravitacional poderoso, donde ni siquiera la luz podría escapar . Esta hipótesis fue propuesta años después por el científico Pierre Simon Laplace, pero se desechó por encontrarse “una idea disparatada”

El año 1915 el físico alemán Albert Einstein propuso, en la Teoría General de la relatividad, un supuesto, respecto a cómo la gravedad afecta a la luz, basada en la idea que las leyes de la ciencia deben ser las mismas para todos los observadores, no importa cómo se están moviendo. Explica la fuerza de la gravedad, en términos de la curvatura de un espacio-tiempo de cuatro dimensiones. Tuvo que pasar bastante tiempo antes de comprender las implicancias que estas ideas iban a tener respecto al colapso de estrellas y por ende la génesis de un Agujero Negro.

Este término, acuñado por primera vez el año 1967 por el científico norteamericano John Wheeler expresa el desplome gravitacional de una estrella y ha sido definido por Stephen Hawking y Roger Penrose “como el conjunto de sucesos, desde los que no es posible escapar a una gran distancia”. La existencia de los agujeros negros nace de la relatividad general publicada por Albert Einstein en 1915, y del trabajo posterior de Robert Oppenheimer, Karl Schwarzschild, Subrahmanyan Chandrasekhar y otros. El espacio y el tiempo forman un tejido que se curva con la masa, como una cama elástica. Un agujero negro es una bola tan pesada que tiene en su centro una singularidad, una región tan infinitamente densa que hunde la cama elástica sin fondo. Cualquier objeto que depositemos cerca tenderá a caer hacia la bola, por lo que el efecto gravitatorio del agujero negro se deja notar en su entorno. Así, los astrofísicos han podido identificar muchos de ellos al descubrirse objetos cósmicos orbitando en torno a una aparente nada; ese tirón gravitatorio revela la presencia de algo que por otra parte es del todo invisible (1)

Para entender el cómo se forma un Agujero negro, Stephen Hawking nos señala que se deben tener ciertos conocimientos sobre el ciclo vital de una estrella:

1. Ella, formada a partir del colapso de una gran cantidad de gases, principalmente hidrógeno y producto de su atracción gravitatoria, a medida que se contraen sus átomos colisiona sobre si misma, el gas se calienta y al cabo de un tiempo ya no saldrán disparados sin que se fundirán formando helio. Esta reacción es lo que hace que la estrella brille.
2. Las estrellas permanecen estables con el calor de las reacciones nucleares en su interior, sin embargo, al cabo de algunos miles de millones de años empieza a consumir su hidrógeno y los otros combustibles que posee.
3. Cuando una estrella se empieza a quedar sin combustible empieza a enfriarse y por tanto a contraerse. Por ejemplo, una estrella fría de más de una masa y media con relación al sol no sería capaz de contener su propia gravedad – a esta masa se le conoce como límite de Chandrasekhar – que es la máxima masa posible de una estrella fría estable, por encima de la cual tiene que colapsar a un Agujero Negro (2)
4. Cuando la estrella se contrae, el campo gravitatorio en su superficie es de una gran intensidad, de tal forma que los conos de luz se inclinan cada vez más hacia dentro, hasta que la estrella llega a un estado crítico, donde siguiendo las leyes de la Teoría de la relatividad como nada puede viajar más rápido que la luz, entonces ningún otro objeto lo puede hacer, por tanto, queda en su interior ad eternum.

Todo es arrastrado por el campo gravitatorio de esa estrella colapsada y se tiene así un conjunto de sucesos, una región del espacio-tiempo, desde donde no se puede escapar y alcanzar a un observador lejano. Esta región que hoy denominamos un Agujero negro”. El estudio de los trabajos del científico estadounidense Robert Oppenheimer – el mismo de los trabajos que condujeron a la creación de la primera bomba nuclear – permiten señalar que “La imagen que actualmente tenemos acerca del trabajo de Oppenheimer refiere, que el campo gravitatorio de la estrella cambia los caminos de los rayos de luz en el espacio-tiempo, como hubiera sido si la estrella no hubiera estado presente. Los conos de luz, que indican los caminos seguidos en el espacio y en el tiempo por destellos luminosos emitidos desde sus vértices, se inclinan ligeramente hacia dentro cerca de la superficie de la estrella. Esto puede verse en la desviación de la luz, proveniente de estrellas distantes, observada durante un eclipse solar. Cuando la estrella se contrae, el campo gravitatorio en la superficie es más intenso y los conos de luz se inclinan más hacia dentro. Esto hace más difícil que la luz de la estrella escape, y la luz se muestra más débil y roja para un observador más lejano. Finalmente, cuando la estrella se ha reducido hasta un cierto radio crítico, el campo gravitatorio en la superficie llega a ser tan intenso, que los conos de luz se inclinan tanto hacia dentro que la luz ya no puede escapar. De acuerdo con la teoría de la relatividad, nada puede viajar más rápido que la luz. Así que la luz no puede escapar, tampoco lo puede hacer ningún otro objeto; todo es arrastrado por el campo gravitatorio. Por lo tanto, se tiene un conjunto de sucesos, una región del espacio-tiempo, desde donde no se puede escapar y alcanzar a un observador lejano. Esta región es lo que hoy en día llamamos un agujero negro. Su frontera se denomina el horizonte de sucesos y coincide con los caminos de los rayos luminosos que están justo a punto de escapar del agujero negro, pero no lo consiguen” (3)

Para algunos astrónomos, entre ellos el norteamericano Martin Rees, que dirige el Instituto de Astronomía de la Universidad de Cambridge, en los Estados Unidos, no resulta en absoluto sorprendente la presencia de Agujeros Negros en el centro de las galaxias, por la propia génesis de estos objetos, que al tener miles de millones de estrellas en su interior, más de alguna podría haber colapsado creando densas regiones dotadas de una gran potencia gravitatoria. Toda la materia agregada, que fuera progresivamente acumulándose en esas regiones centrales provocarían, que el A.N formado se encendiera de manera que diera origen a un Cuásar. La masa de este Agujero Negro guarda relación con la masa del N.G.A, más que con la masa de la galaxia.

Hipotéticamente podría resultar que dos agujeros negros, que engullen pantagruélicamente todo lo que existe a su alrededor, se acercaran de acuerdo a la idea derivada de la teoría de la relatividad de Einstein, que sugiere que la energía orbital de un cuerpo se radiara en forma de ondas gravitatorias – teoría ya comprobada con los viajes de la astronave Voyager que aprovechó los impulsos gravitatorios, que le proporcionan los planetas para desplazarse en el espacio. La explosión que resulte de este choque de Agujeros Negros, expresado en radiación gravitatoria, crearía un fenómeno cósmico de tal potencia que enviaría a uno de los Agujeros Negros al espacio intergaláctico.

El satélite COBE (4) lanzado el año 1990 y el complejo de observación orbital Hubble, ambos lanzado por la NASA dieron luces esclarecedoras en la tarea de detectar ondas gravitatorias allí en las profundidades del espacio estelar para confirmar la teoría de Albert Einstein con sus estudios del origen el universo. Cuásar y A.N parecen asi indefectiblemente unidos y resulta increíble que hayan sido descubiertos a partir de teorías desarrolladas como modelos matemáticos, con la convicción que existen regiones del universo donde incluso la luz es engullida.

Pablo Jofré leal

Artículo Para SegundoPaso ConoSur

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1. https://www.bbvaopenmind.com/ciencia/fisica/stephen-hawking-y-la-historia-de-los-agujeros-negros/
2. El Límite de Chandrasekhar – calculado por el astrofísico indio Subrahmanyan Chandrasekhar – refiere a la máxima masa posible de una estrella fría estable sobre la cual colapsa para convertirse en un agujero negro o estrella de neutrones. En astrofísica, el límite de Chandrasekhar es el límite de masa más allá del cual la degeneración de electrones no es capaz de contrarrestar la fuerza de gravedad en un remanente estelar, produciéndose un colapso que origina una estrella de neutrones o un agujero negro. Existe también, al menos en teoría, un tercer posible resultado de este colapso, que daría lo que se conoce como a una estrella de quarks. Este límite equivale a aproximadamente 1,44 masas solares, y es la masa máxima posible en una enana blanca. Si una enana blanca supera el límite de Chandrasekhar, esta se colapsa para convertirse en una estrella de neutrones. Este valor es proporcional al cuadrado de la fracción de masa de los electrones. En una enana blanca normal hay dos nucleones por cada electrón, lo que equivale a un peso molecular por partícula de 2 pero, en determinadas condiciones, se puede dar una disminución de la cantidad de electrones mediante su captación por parte de los núcleos. Esto reduciría la masa de Chandrasekhar.
3. Stephen Hawking – Historia del tiempo _ del big bang a los agujeros negros-Editorial Crítica (1988)
4. El Explorador del Fondo Cósmico COBE, conocido también como Explorer 66, fue el primer satélite construido especialmente para estudios de cosmología. Su objetivo fue investigar la radiación de fondo de microondas con instrumentos que analizaron la radiación de fondo del cosmos, que según los astrónomos es la reliquia del Big Bang. 100.000 años después de la Gran Explosión, el universo se enfrió y los electrones y los núcleos atómicos se unieron para formar los átomos. Así, el universo se convirtió por primera vez en transparente a la radiación. Los residuos de esta radiación constituyen la radiación de fondo. Otro instrumento que portó COBE fue el Radiometro Diferencial de Microondas, destinado a detectar las diferencias de brillo de la radiación de fondo. El Espectrómetro Absoluto de Infrarrojos Remoto que midió el brillo de la radiación de fondo en determinadas direcciones y longitudes de onda infrarrojas. El Experimento del Difuso Hondo-Infrarrojo, prmitió detectar la luz infrarroja emitida por las primeras galaxias.