Durante siglos, los agujeros negros fueron solo ideas teóricamente especulativas.
Esta pequeña parte del campo profundo de GOODS-N, fotografiada con muchos observatorios, incluidos Hubble, Spitzer, Chandra, XMM-Newton, Herschel, el VLT y más, contiene un punto rojo aparentemente normal. Este objeto, un híbrido cuásar-galaxia solo 730 millones de años después del Big Bang, podría ser la clave para descifrar el misterio de la evolución de las galaxias y los agujeros negros. Una vez especulativa, la evidencia de la existencia física y la ubicuidad de los agujeros negros ahora es abrumadora.
El concepto surgió por primera vez en 1783 cuando John Michell los propuso.
Esta imagen del Sol, tomada el 20 de abril de 2015, muestra una serie de características comunes a todas las estrellas: bucles magnéticos, prominencias, filamentos de plasma y regiones de temperaturas más altas y más bajas. El Sol es menos denso que la Tierra, pero mucho más grande y más masivo, y tiene una velocidad de escape de su superficie mucho mayor que la de la Tierra. Si el Sol mantuviera la misma densidad pero tuviera 500 veces su masa actual, con el correspondiente aumento de volumen, colapsaría en un agujero negro, como lo demostró por primera vez en 1783 John Michell, incluso en la gravedad newtoniana.
Si mantuvieras la densidad del Sol pero aumentaras su masa, la luz no podría escapar por encima de ~500 masas solares.
Dentro de un agujero negro, la curvatura del espacio-tiempo es tan grande que la luz no puede escapar, ni las partículas, bajo ninguna circunstancia. Una singularidad, basada en nuestras leyes físicas actuales, debe ser inevitable, aunque la naturaleza de esa singularidad no se comprende bien en el contexto de la Relatividad General únicamente.
Aunque no se observó ninguno, la idea resurgió con la solución de Karl Schwarzschild de 1916 dentro de la Relatividad General de Einstein.
Si comienza con una configuración de masa fija y estacionaria, y no hay fuerzas o efectos no gravitatorios presentes (o todos ellos son insignificantes en comparación con la gravedad), esa masa siempre colapsará inevitablemente en un agujero negro. Es una de las principales razones por las que un Universo estático y que no se expande es incompatible con la relatividad de Einstein.
Con suficiente masa en un volumen espacial dado, el colapso en un agujero negro se vuelve inevitable.
Desde el exterior de un agujero negro, toda la materia que cae emitirá luz y siempre será visible, mientras que nada detrás del horizonte de eventos puede salir. Pero si fueras tú quien cayó en un agujero negro, tu energía podría resurgir como parte de un Big Bang caliente en un Universo recién nacido; la conexión entre los agujeros negros y el nacimiento de nuevos universos sigue siendo especulativa, pero se descarta por nuestra cuenta y riesgo.
En 1963, Roy Kerr mejoró la solución de Schwarzschild para incorporar la rotación.
Incluso para una entidad complicada como un agujero negro giratorio masivo (un agujero negro de Kerr), una vez que cruzas el horizonte de eventos (exterior), independientemente de qué tipo de materia o radiación esté compuesto, caerás hacia el centro de singularidad y aumentar la masa del agujero negro. Sin embargo, lo que sucede en la singularidad central no está bien descrito por la física actual, ya que su comportamiento es patológico.
Al mismo tiempo, aparecieron evidencias sugerentes de «agujeros negros» con el descubrimiento de los primeros cuásares.
La característica de radio de la galaxia Alcioneo incluye un agujero negro activo central, chorros colimados y dos lóbulos de radio gigantes en cada extremo. La Vía Láctea se muestra en la parte inferior para la escala, así como «10x the Milky Way» para la perspectiva.
Estas fuentes de radio extragalácticas QUAsi-StellAr (QUASAR) eran ultradistantes, pero brillaban intensamente en la luz de radio y más allá.
Esta ilustración de un cuásar de radio alto que está incrustado en una galaxia de formación estelar ofrece una mirada de cerca a cómo se espera que surjan las radiogalaxias gigantes. En el centro de una galaxia activa con un agujero negro supermasivo, se emiten chorros que chocan con el halo galáctico más grande, energizando el gas y el plasma y provocando emisiones de radio en forma de chorros cerca del agujero negro y luego penachos y/o más distantes. Lobos. Tanto los agujeros negros supermasivos como los de masa estelar tienen pruebas abrumadoras que respaldan su existencia.
Luego, Cygnus X-1, un candidato a agujero negro emisor de rayos X, fue encontrado dentro de la Vía Láctea.
Descubierto en 1964 como una fuente emisora de rayos X consistente con un objeto estelar que orbita alrededor de un agujero negro, Cygnus X-1 representa el primer candidato a agujero negro conocido dentro de la Vía Láctea. Cygnus X-1 se encuentra cerca de grandes regiones activas de formación de estrellas en la Vía Láctea: precisamente el lugar donde se esperaba encontrar un binario de agujero negro emisor de rayos X.
Mientras tanto, Roger Penrose ha demostrado, astrofísicamente, cómo los agujeros negros pueden formarse pragmáticamente en nuestro Universo.
Cuando la materia colapsa, inevitablemente puede formar un agujero negro. Penrose fue el primero en elaborar la física del espacio-tiempo, aplicable a todos los observadores en todos los puntos del espacio y en todos los instantes de tiempo, que gobierna dicho sistema. Su concepción ha sido el estándar de oro en la Relatividad General desde entonces.
John Wheeler los llamó “agujeros negros” en 1968.
Esta vista de tres paneles muestra la región central de la galaxia Messier 87, que alberga el agujero negro más grande conocido (de unos 6500 millones de masas solares) a unos 100 millones de años luz de nosotros. El chorro óptico (arriba), los lóbulos de radio (abajo a la izquierda) y las firmas de emisión de rayos X ultracalientes (abajo a la derecha) indican la presencia de un agujero negro ultramasivo, recientemente confirmado por mediciones directas del Event Horizon Telescope.
Una vez especulativo, el caso moderno para ellos es abrumador.
Esta vista del capullo alrededor del centro galáctico de la Vía Láctea tiene solo ~ 10 años luz de diámetro, pero contiene y posiblemente esté alimentado por nuestro agujero negro supermasivo central que pesa ~ 4 millones de veces la masa de nuestro Sol.
Las emisiones de rayos X surgen de la materia acumulada acelerada que cae.
El 14 de septiembre de 2013, los astrónomos capturaron el estallido de rayos X más grande jamás detectado desde el agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea, conocido como Sagitario A*. La emisión del agujero negro en muchas longitudes de onda de luz ha sugerido sus propiedades, pero no hay sustituto para una observación directa de su horizonte de eventos.
Las estrellas individuales orbitan estos objetos masivos no luminosos.
Este lapso de tiempo de 20 años de estrellas cerca del centro de nuestra galaxia proviene de ESO, publicado en 2018. Observe cómo la resolución y la sensibilidad de las características aumentan y mejoran al final, todas orbitando el agujero negro supermasivo central (invisible) de nuestra galaxia. . Se cree que prácticamente todas las galaxias grandes, incluso en los primeros tiempos, albergan un agujero negro supermasivo, pero solo la que se encuentra en el centro de la Vía Láctea está lo suficientemente cerca como para ver los movimientos de las estrellas individuales a su alrededor.
Las ondas gravitacionales surgen de ambas inspiraciones.
El gráfico más actualizado, a noviembre de 2021, de todos los agujeros negros y estrellas de neutrones observados electromagnéticamente y a través de ondas gravitacionales. Como se puede ver claramente, ya no hay “brecha” entre 2 y 5 masas solares; en cambio, esta población existe y probablemente esté compuesta por agujeros negros que se formaron a partir de fusiones de estrellas de neutrones, de acuerdo con el evento del 17 de agosto de 2017.
y fusiones.
Cuando dos estrellas de neutrones chocan, si su masa total es lo suficientemente grande, no solo darán como resultado una explosión de kilonova y la creación ubicua de elementos pesados, sino también la formación de un nuevo agujero negro a partir del remanente posterior a la fusión. Las ondas gravitacionales y los rayos gamma de la fusión parecen viajar a velocidades indistinguibles: la velocidad de todas las partículas sin masa.
Y las emisiones de fotones ahora revelan sus horizontes,
Comparación de tamaño de los dos agujeros negros fotografiados por la Colaboración Event Horizon Telescope (EHT): M87*, en el corazón de la galaxia Messier 87, y Sagittarius A* (Sgr A*), en el centro de la Vía Láctea. Aunque el agujero negro de Messier 87 es más fácil de ver debido a la lenta variación en el tiempo, el que está alrededor del centro de la Vía Láctea es el más grande visto desde la Tierra.
incluyendo polarizaciones,
Vista polarizada del agujero negro en M87. Las líneas marcan la orientación de la polarización, que está relacionada con el campo magnético alrededor de la sombra del agujero negro. Observe cuánto más espiral se ve esta imagen que la original, que se parecía más a una burbuja. Se espera que todos los agujeros negros supermasivos muestren firmas de polarización impresas en su radiación.
directamente. Bienvenido a la era dorada de los agujeros negros.
Datos promediados en el tiempo de varios puntos diferentes en el tiempo que muestran una serie de instantáneas en la evolución de la radiación proveniente de Sagitario A*. La estructura de imagen «promedio» desmiente la rápida evolución temporal de la radiación alrededor de este objeto.
Mostly Mute Monday cuenta una historia astronómica en imágenes, visuales y no más de 200 palabras. Habla menos; sonrei mas.
