Se ha descubierto un cuerpo supermasivo de cuatro millones de masas solares cerca del centro de nuestra galaxia. Es cierto que es invisible, inaudible e intangible.
¿Dedo al cielo?
Un grupo de físicos alemanes del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre hizo recientemente una declaración sensacional: obtuvieron evidencia de que hay un agujero negro en nuestra galaxia.
norte
“Durante unos veinte años, hemos estado observando el movimiento de varias docenas de estrellas cerca del centro de la Galaxia, ubicada a una distancia de 27 mil años luz del Sol”, dice el líder del grupo Reinhard Hansel. - Las órbitas de estas estrellas indican que la concentración de masa ubicada en el centro es, sin duda, un agujero negro.
¿Esto amenaza nuestra galaxia? ¿El monstruo espacial se comerá la Tierra?
Resultó que hasta ahora no hay respuestas a estas preguntas. Según el director del Instituto Astronómico del Estado. PK Sternberg Moscow State University Miembro correspondiente de la Academia de Ciencias de Rusia Anatoly Cherepashchuk, observando las órbitas, no se puede calcular un agujero negro.
- Para demostrar que el cuerpo ubicado en el centro de nuestra Galaxia es un agujero negro, es necesario hacer dos cosas, - explicó el científico a los periodistas. -Primero, demostrar experimentalmente que el radio de este cuerpo es igual al llamado radio gravitacional para un agujero negro de una masa dada (y para un cuerpo negro de cuatro millones de masas solares, es igual a unos siete radios solares). Y, en segundo lugar, demostrar que este cuerpo no tiene una superficie sólida, sino un horizonte de eventos.
Video promocional:
Según Cherepashchuk, ambas tareas son en principio factibles, y espera que en 20 años los científicos puedan decir con certeza si se trata de un agujero negro o no.
En general, la pregunta: ser o no ser nuestra Galaxia se pospone dos décadas. Mientras tanto, conozcamos mejor a este monstruo.
El lugar mas perverso
No hay objeto más misterioso y aterrador en el espacio que un agujero negro. Una frase ya inspira un miedo inexplicable: pinta la imagen de un abismo que todo lo consume. Ante ella, no solo la gente común está asombrada, sino también los astrofísicos. “De todas las creaciones de la mente humana, desde unicornios y dragones mitológicos hasta la bomba de hidrógeno, quizás la más fantástica sea el agujero negro. Un agujero en el espacio con bordes muy específicos, en el que puede caer cualquier cosa y del que no puede salir nada. Un agujero en el que la fuerza gravitacional es tan grande que incluso la luz es capturada y retenida en esta trampa. Un agujero que dobla el espacio y distorsiona el flujo del tiempo. Al igual que los unicornios y los dragones, los agujeros negros parecen ser atributos de la ciencia ficción o mitos antiguos más que objetos reales. Sin embargo, la existencia de agujeros negros se deriva inevitablemente de las leyes físicas. Puede haber millones de ellos solo en nuestra Galaxia”, dijo Kip Stephen Thorn, un famoso científico, jefe del departamento del Instituto de Tecnología de California (EE. UU.), Miembro de la Academia Nacional de Ciencias de EE. UU., Miembro del Consejo Científico de la NASA, sobre los agujeros negros.
Además de su fantástico poder, los agujeros negros tienen una asombrosa capacidad para cambiar el espacio y el tiempo dentro de sí mismos. Primero se retuercen en una especie de embudo y luego, habiendo cruzado un cierto borde en la profundidad del agujero, se descomponen en cuantos. Dentro del agujero negro, más allá del borde de este peculiar abismo gravitacional, desde donde no hay salida, fluyen asombrosos procesos físicos, se manifiestan nuevas leyes de la naturaleza.
Según muchos expertos, los agujeros negros son las mayores fuentes de energía del universo. Probablemente los veamos en cuásares distantes, en núcleos galácticos en explosión. Se supone que los agujeros negros en el futuro se convertirán en fuentes de energía para la humanidad.
El fin del mundo esta aqui
¿Cómo se forman los agujeros negros? Según los astrofísicos, la mayoría de ellos surgen después de la muerte de grandes estrellas. Si la masa de una estrella es el doble que la del Sol, entonces al final de su vida la estrella puede explotar como una supernova. Pero si la masa de la sustancia que queda después de la explosión aún excede dos masas solares, entonces la estrella debería colapsar en un cuerpo denso diminuto, ya que las fuerzas gravitacionales suprimen por completo cualquier resistencia interna a la compresión. Los científicos creen que es en este momento cuando un catastrófico colapso gravitacional conduce a la aparición de un agujero negro. Creen que con el final de las reacciones termonucleares, la estrella ya no puede estar en un estado estable. Entonces, para una estrella masiva, solo hay un camino inevitable: el camino de la contracción universal y completa, que la convierte en un agujero negro invisible.
¿Por qué son invisibles?
- El mismo nombre "agujeros negros" sugiere que se trata de una clase de objetos que no se pueden ver, - explica el jefe del departamento de radioastronomía del Instituto Astronómico Estatal que lleva el nombre de Sternberg, candidato de Ciencias Físicas y Matemáticas Valentin Esipov. - Su campo gravitacional es tan fuerte que si de alguna manera fuera posible acercarse al agujero negro y dirigir el haz del reflector más poderoso lejos de su superficie, entonces este reflector no podría verse ni siquiera desde una distancia que no exceda la distancia de la Tierra al Sol.
De hecho, incluso si pudiéramos concentrar toda la luz del Sol en este potente reflector, no lo veríamos, ya que la luz no podría superar la influencia del campo gravitacional del agujero negro sobre él y dejar su superficie. Es por eso que tal superficie se llama horizonte de eventos absoluto. Representa el borde de un agujero negro. ¿Y qué se esconde allí, en el extranjero?
Caminemos al infierno
La descripción más interesante del "interior" de un agujero negro pertenece al ya mencionado físico y astrónomo estadounidense Kip Stephen Thorne. “Imagínese como el capitán de una gran nave espacial de clase estelar. -propone el científico en su libro "Viajar entre agujeros negros". - Siguiendo las instrucciones de la Sociedad Geográfica, debes investigar varios agujeros negros ubicados a grandes distancias entre sí en el espacio interestelar y transmitir una descripción de tus observaciones a la Tierra mediante señales de radio.
Después de haber estado en camino durante 4 años y 8 meses, su nave desacelera en las cercanías del agujero negro más cercano a la Tierra, llamado Hades (Infierno) y ubicado cerca de la estrella Vega. La presencia de un agujero negro se nota en la pantalla del televisor: los átomos de hidrógeno dispersos en el espacio interestelar son arrastrados hacia adentro por su campo gravitacional. En todas partes puede verlos moverse, alejándose lentamente del agujero y cada vez más rápido a medida que se acerca a él. Esto es similar a la caída de agua en las Cataratas del Niágara, excepto que los átomos caen no solo desde el este, sino también desde el oeste, norte, sur, desde arriba y desde abajo, desde todas partes. Si no hace nada, también se verá arrastrado hacia adentro.
Entonces, con el mayor cuidado, debes transferir la nave espacial desde la trayectoria de caída libre a una órbita circular alrededor del agujero negro (similar a las órbitas de los satélites artificiales que orbitan la Tierra) para que la fuerza centrífuga de tu movimiento orbital compense la gravedad del agujero negro. Sintiéndose seguro, enciende los motores de la nave y se prepara para estudiar el agujero negro.
norte
En primer lugar, a través de los telescopios se observa la radiación electromagnética emitida por la caída de átomos de hidrógeno. Lejos del agujero negro, son tan fríos que solo emiten ondas de radio. Pero más cerca del agujero, donde los átomos caen más rápido, chocan de vez en cuando, se calientan hasta varios miles de grados y comienzan a emitir luz. Incluso más cerca del agujero negro, moviéndose mucho más rápido, se calientan debido a las colisiones a varios millones de grados y emiten rayos X.
A medida que apunte sus telescopios "hacia adentro" y continúe acercándose al agujero negro, "verá" rayos gamma emitidos por átomos de hidrógeno calentados a temperaturas aún más altas. Finalmente, en el mismo centro, encontrarás el disco oscuro del agujero negro.
El siguiente paso es medir cuidadosamente la longitud de la órbita de la nave. Esto es aproximadamente 1 millón de kilómetros, o la mitad de la longitud de la órbita de la Luna alrededor de la Tierra. Luego miras las estrellas distantes y las ves moverse como tú. Observando su movimiento aparente, descubres que necesitas 5 minutos. 46 s para hacer una revolución alrededor del agujero negro. Este es su "período orbital".
Conociendo el período de revolución y la longitud de su órbita, se puede calcular la masa del agujero negro Hades (Infierno). Será 10 veces más soleado. Esta es, de hecho, la masa total acumulada en el agujero negro a lo largo de su historia e incluye la masa de la estrella, como resultado del colapso del cual hace unos 2 mil millones de años se formó el agujero negro, la masa de todo el hidrógeno interestelar atraído a él desde su nacimiento, y también la masa de todos los asteroides y naves espaciales perdidas que cayeron sobre él.
Las más interesantes son las propiedades de su superficie u horizonte: el límite, por lo que todo lo que cae en el agujero ya no puede regresar. Fronteras que impedirán que salga una nave espacial e incluso cualquier tipo de radiación: ondas de radio, luz, rayos X o rayos gamma …
Aunque puedes calcular todas sus propiedades desde el exterior a partir de la masa y el momento angular de un agujero negro, no puedes saber nada sobre su interior. Puede tener una estructura desordenada y ser muy asimétrica. Todo esto dependerá de los detalles del colapso que formó el agujero negro, así como de las características de la posterior atracción del hidrógeno interestelar, por lo que el diámetro del agujero simplemente no se puede calcular.
Con estos resultados, puede explorar las proximidades del horizonte del agujero negro …
Al despedirse del equipo, se sube al vehículo de descenso y abandona la nave, permaneciendo al principio en la misma órbita circular, prosigue el físico Thorn. - Luego, al encender el motor del cohete, frene ligeramente para ralentizar su movimiento orbital. En este caso, comienzas a girar en espiral más cerca del horizonte, pasando de una órbita circular a otra. Tu objetivo es entrar en una órbita circular con un perímetro un poco más largo que el horizonte. A medida que avanza en espiral, la longitud de su órbita disminuye gradualmente: de 1 millón de kilómetros a 500 mil, luego a 100 mil, 90 mil, 80 mil, y entonces algo extraño comienza a suceder.
Al estar en un estado de ingravidez, estás suspendido en tu aparato, digamos, con tus pies, hacia un agujero negro y tu cabeza, hacia la órbita de tu nave y las estrellas. Pero gradualmente empiezas a sentir que alguien te está subiendo y bajando las piernas, por la cabeza. Te das cuenta de que la razón es la atracción del agujero negro: las piernas están más cerca del agujero que la cabeza, por lo que son atraídas con más fuerza. Lo mismo ocurre, por supuesto, en la Tierra, pero la diferencia en la atracción de las piernas y la cabeza allí es insignificante, por lo que nadie se da cuenta. Moviéndose en una órbita de 80 mil km de largo por encima del agujero negro, siente esta diferencia con bastante claridad: la diferencia en la atracción será 1/8 de la gravedad de la Tierra (1/8 g). La fuerza centrífuga generada por su movimiento en órbita compensa la atracción del agujero en el punto central de su cuerpo, lo que le permite flotar libremente en gravedad cero.pero sus piernas se verán afectadas por un exceso de 1/16 g, mientras que su cabeza, por el contrario, se atraerá débilmente y la fuerza centrífuga la empujará hacia arriba con exactamente la misma aceleración adicional de -1/16 g.
Un poco desconcertado, continúas por la espiral en espiral, pero la sorpresa rápidamente da paso a la preocupación: a medida que el tamaño de la órbita disminuye, las fuerzas que te estiran aumentarán cada vez más rápidamente. Con una longitud orbital de 64 mil km, la diferencia será de 1/4 g, con 51 mil km -1/2 gy con 40 mil km alcanzará el peso total de la tierra. Apretando los dientes por el esfuerzo, continúas moviéndote en espiral. Con una longitud orbital de 25 mil km, la fuerza de tracción será de 4 d, es decir cuatro veces su peso en condiciones terrestres, ya 16 mil km -16 g. Ya no puedes estar de pie. Está tratando de resolver este problema acurrucándose en una bola y levantando las piernas hacia la cabeza, reduciendo así la diferencia de potencia. Pero ya son tan grandes que no le permitirán doblarse; nuevamente se extenderán verticalmente (a lo largo de la dirección radial con respecto al agujero negro).
No importa lo que hagas, nada te ayudará. Y si el movimiento en espiral continúa, tu cuerpo no lo soportará, se romperá. Entonces, no hay esperanza de llegar a las cercanías del horizonte …
Abrumado, superando el dolor monstruoso, detiene su descenso y transfiere el dispositivo primero a una órbita circular, y luego comienza a moverse con cuidado y lentamente a lo largo de una espiral en expansión, cambiando a órbitas circulares más grandes hasta llegar a la nave estelar.
La historia de Thorne parece una fantasía hasta ahora. Y se calcula para el momento en que una persona logre tal éxito en el desarrollo de tecnología y tecnología que los vuelos intergalácticos y la construcción de mundos anulares alrededor de los agujeros negros se conviertan en una realidad. Y según las previsiones más optimistas de los futurólogos, esto no será posible antes de 50 años.
No chicos, no es así …
Debe admitirse que muchos científicos aún niegan la existencia de agujeros negros. Después de todo, su descubrimiento y estudio se lleva a cabo en la punta de la pluma. Y recientemente, ha aparecido una suposición aún más inesperada de que los agujeros negros no son agujeros en absoluto, sino algunos objetos, más parecidos por naturaleza a las burbujas de condensado de Bose-Einstein (el estado de agregación de la materia, cuya base son los bosones, enfriados a temperaturas cercanas al cero absoluto). Esta nueva hipótesis fue propuesta por el investigador Emil Mottola de la Rama Teórica del Laboratorio Nacional de Los Alamos, junto con el coautor Pavel Mazur de la Universidad de Carolina del Sur en los Estados Unidos.
La explicación de los investigadores introduce una mirada radicalmente nueva a la naturaleza de los agujeros negros, que no se presentan como "agujeros" en el espacio, donde la materia y la luz desaparecen inexplicablemente en la zona del horizonte de eventos, sino más bien como vacíos esféricos rodeados por una forma especial de materia nunca antes conocida en la Tierra. Mazur y Mottola llaman a estos objetos no agujeros negros, sino estrellas gravitacionales.
Dentro de una estrella gravitacional, el espacio y el tiempo se invierten, como en el modelo de agujero negro.
Mottola y Mazur incluso sugieren que el universo en el que vivimos puede ser la capa interna de una estrella gravitacional gigante.
S. Kuzmina. "Espacio ruso"
