Como se forma un agujero negro

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El agujero negro supermasivo en el núcleo de la galaxia elíptica supergigante Messier 87, con una masa de unos 7.000 millones de veces la del Sol,[1] tal y como se representa en la primera imagen en falso color en ondas de radio publicada por el Event Horizon Telescope (10 de abril de 2019).[2][3][4][5] Son visibles el anillo de emisión en forma de media luna y la sombra central,[6] que son vistas ampliadas gravitacionalmente del anillo de fotones del agujero negro y la zona de captura de fotones de su horizonte de sucesos. La forma de media luna se debe a la rotación del agujero negro y a los rayos relativistas; la sombra es aproximadamente 2,6 veces el diámetro del horizonte de sucesos[3].

Simulación animada de un agujero negro de Schwarzschild con una galaxia que pasa por detrás en un plano perpendicular a la línea de visión. Alrededor y en el momento de la alineación exacta (syzygy), se observa una lente gravitacional extrema de la galaxia por parte del agujero negro.

Un agujero negro es una región del espaciotiempo en la que la gravedad es tan fuerte que nada -ninguna partícula ni siquiera la radiación electromagnética, como la luz- puede escapar de él[7] La teoría de la relatividad general predice que una masa suficientemente compacta puede deformar el espaciotiempo hasta formar un agujero negro[8][9] El límite de no escape se llama horizonte de sucesos. Aunque tiene un enorme efecto sobre el destino y las circunstancias de un objeto que lo cruza, según la relatividad general no tiene características localmente detectables[10] En muchos sentidos, un agujero negro actúa como un cuerpo negro ideal, ya que no refleja la luz[11][12] Además, la teoría cuántica de campos en el espaciotiempo curvo predice que los horizontes de sucesos emiten radiación Hawking, con el mismo espectro que un cuerpo negro de una temperatura inversamente proporcional a su masa. Esta temperatura es del orden de mil millonésimas de kelvin para agujeros negros de masa estelar, lo que hace que sea esencialmente imposible de observar directamente.

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La gravedad es una fuerza que atrae a los objetos, uniendo las cosas. Todo lo que tiene masa tiene gravedad. Nosotros percibimos la gravedad cuando saltamos y somos arrastrados hacia el suelo. Los planetas, las estrellas, las lunas y otros objetos del universo también tienen gravedad. Por eso orbitan unos alrededor de otros, como la Tierra orbita alrededor del Sol, o la Luna orbita alrededor de la Tierra, en lugar de volar al azar en el espacio. Por eso vemos la Luna y el Sol todos los días.

Cuanto más masa tiene algo, más fuerte es la fuerza debida a la gravedad que produce. La gravedad de la Tierra es más fuerte que la de la Luna porque es más masiva. Así que nuestros cuerpos son atraídos hacia abajo en la Tierra más que si estuviéramos en la Luna. Por eso los astronautas pueden saltar más alto y con más facilidad en la Luna que en la Tierra. Nuestros cuerpos también ejercen fuerzas gravitatorias sobre otros objetos, pero como nuestra propia masa es tan pequeña, la gravedad de nuestros cuerpos no afecta a los objetos de ninguna manera que podamos ver fácilmente. La fuerza de la gravedad también cambia con la distancia a un objeto. La atracción entre la Tierra y la Luna es más fuerte que entre la Tierra y Júpiter, a pesar de que Júpiter es extremadamente más masivo que la Luna. Esto se debe a que la Tierra está más cerca de la Luna que de Júpiter.

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¿Qué es un agujero negro? Probablemente ya sabes que la gravedad es la razón por la que las cosas se caen y se rompen, como el jarrón favorito de tu madre cuando lo golpeas accidentalmente con tu balón de fútbol. Pero la Tierra no es el único lugar del universo donde encontrarás gravedad. La gravedad es una fuerza que atrae dos objetos entre sí. Los agujeros negros son zonas en el espacio donde la fuerza de gravedad es tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar de su atracción, como un juego de tira y afloja que no puedes ganar.

Sabes que la luna y las estrellas existen porque reflejan la luz y puedes verlas. Pero los científicos no pueden ver los agujeros negros porque atraen la luz pero no la dejan salir. Sin embargo, saben que están ahí por la forma en que los gases y las estrellas se mueven y actúan cuando están cerca de un agujero negro.

¿Cómo se forman los agujeros negros estelares? Los agujeros negros estelares son agujeros negros más pequeños que se forman cuando mueren estrellas enormes con entre diez y veinticuatro veces más materia que nuestro Sol. La estrella moribunda se derrumba sobre sí misma como un edificio al ser demolido, creando una supernova gigante, que es una estrella que explota. Esa enorme explosión envía los trozos exteriores de la estrella al espacio. Todo lo que queda es el centro que colapsa. Si el centro tiene suficiente materia, la fuerte gravedad del centro lo aprieta tanto al colapsar que se convierte en un agujero negro. Los científicos creen que puede haber hasta mil millones de estos agujeros negros en nuestra galaxia, la Vía Láctea.