Los agujeros negros son áreas del espacio exterior donde hay tanta masa en un volumen pequeño que hay un horizonte de eventos, un área del espacio de la que nada, ni siquiera la luz, puede escapar. Sin embargo, esto no significa que los agujeros negros absorban materia. Simplemente la atraen. El editor científico Forbes disipa uno de los mitos sobre los agujeros negros.
Los agujeros negros son áreas del espacio exterior donde hay tanta masa en un volumen pequeño que hay un horizonte de eventos, un área del espacio de la que nada, ni siquiera la luz, puede escapar. Pero esto no significa que los agujeros negros absorban materia. Simplemente la atraen.
Los agujeros negros son quizás los objetos más extraños y sorprendentes del universo. Allí, una gran masa se concentra en un volumen muy pequeño, y los agujeros negros inevitablemente colapsan a un estado de singularidad, rodeados de horizontes de eventos más allá de los cuales nada puede ir. Estos son los objetos más densos del universo. Cuando algo se acerca demasiado a ellos, las fuerzas del agujero negro lo destrozan. Cuando la materia, la antimateria o la radiación cruzan el horizonte de sucesos, simplemente caen en el centro del agujero negro, agrandando y aumentando su masa.
Estas propiedades de los agujeros negros existen y es verdad. Pero hay una idea asociada con esto, que es una ficción absoluta: que los agujeros negros absorben la materia que los rodea. Esto está muy lejos de la verdad y es una completa distorsión de la imagen de la gravedad. El mayor mito sobre los agujeros negros es que absorben materia. Y aquí está la verdad científica.
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En principio y en términos prácticos, un agujero negro se puede formar de diversas formas. Una estrella grande y masiva puede convertirse en supernova, cuyo núcleo central colapsa y forma un agujero negro. Puede ver cómo se fusionan dos estrellas de neutrones, y si pasan un cierto umbral de masa, el resultado es un nuevo agujero negro. O un gran cúmulo de materia (una estrella supermasiva o una nube gigante de gas que se encoge) colapsa y se convierte directamente en un agujero negro.
Si hay suficiente masa en un volumen de espacio suficientemente concentrado, se forma un horizonte de eventos a su alrededor. Fuera del horizonte de eventos, podemos alejarnos de él si nos alejamos del agujero negro a la velocidad de la luz. Pero si estamos dentro del horizonte de eventos, entonces incluso a la velocidad de la luz, que es el límite de la velocidad cósmica, cualquier trayectoria de movimiento nos llevará al centro del agujero negro, es decir, a la singularidad. Es simplemente imposible escapar de un agujero negro dentro del horizonte de eventos.
Pero los objetos fuera del agujero negro también tienen muchos problemas. Los agujeros negros son tan masivos que si nos acercamos a uno de ellos, comenzamos a experimentar importantes fuerzas de marea. Puede estar familiarizado con estas fuerzas de marea si sabe qué es la luna y cómo interactúa con la tierra.
Por supuesto, la Luna y la Tierra pueden considerarse como puntos materiales, distantes entre sí a una distancia relativamente grande de 380 mil kilómetros. Pero, de hecho, la Tierra no es un punto, sino un objeto que ocupa un volumen cierto y bastante real. Algunas áreas de la Tierra están más cerca de la Luna que otras. Aquellos que están más cerca experimentan la fuerza de la gravedad más que el promedio. Los que están más lejos experimentan una gravedad inferior a la media.
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Pero hay otras características además de la diferencia de distancia. Como todos los objetos físicos, la Tierra es tridimensional. Esto significa que la "parte superior" y la "parte inferior" de la Tierra (como se ve desde la Luna) son empujadas hacia adentro, hacia su centro en relación con las partes que están en el medio.
Con todo esto, si restamos la fuerza media que existe en cualquier punto de la Tierra, veremos que distintos puntos de la superficie están expuestos a fuerzas externas de la Luna de distintas formas. Las líneas de estas fuerzas forman las fuerzas relativas que actúan sobre el objeto y explican por qué el objeto bajo la influencia de la fuerza de la marea es atraído hacia él y comprimido perpendicularmente a la dirección de esta fuerza.
Cuanto más nos acercamos a un objeto masivo, más fuerzas de marea se vuelven. ¡Crecen incluso más rápido que la gravedad! Debido a que los agujeros negros tienen una masa enorme pero son muy compactos, crean las fuerzas de marea más poderosas del universo. Por esta razón, a medida que nos acercamos al agujero negro, nos estiramos más y más, convirtiéndonos en finos espaguetis.
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Basado en esto, es muy fácil entender por qué un agujero negro puede absorbernos. Cuanto más nos acercamos a él, más poderosa se vuelve la fuerza de atracción, y más la fuerza de la marea comienza a estirarse y desgarrarnos.
Sin embargo, la noción de que podemos ser absorbidos por un agujero negro es incorrecta. Cualquier partícula que forme un objeto que esté bajo la influencia de un agujero negro todavía obedece las conocidas leyes de la física, incluida la regla de curvatura del espacio-tiempo de la relatividad general.
Sí, debido a la presencia de masa, el tejido del espacio se dobla y el agujero negro es la mayor acumulación de masa en el universo. Pero también es cierto que la densidad de esta masa no afecta en modo alguno a la curvatura del espacio. Si el Sol reemplaza una enana blanca, una estrella de neutrones o un agujero negro con la misma masa, la fuerza de la acción gravitacional sobre la Tierra no cambiará. El espacio que nos rodea está curvado por la masa total como un todo, y la densidad prácticamente no tiene nada que ver con eso.
Desde la distancia, un agujero negro se parece a cualquier otra masa del universo. Pero si nos acercamos a él a una distancia mínima de varios radios de la esfera de Schwarzschild, entonces comenzamos a notar desviaciones de la gravedad newtoniana. Sin embargo, el agujero negro todavía actúa simplemente como un centro de gravedad, y los objetos que se acercan a él orbitan en una órbita normal: un círculo, elipse, parábola o hipérbola con una muy buena aproximación.
Las fuerzas de las mareas pueden hacer que los objetos que se acercan se estiren y rompan. Y a medida que la materia se acumula alrededor del agujero negro en forma de disco de acreción, pueden surgir consecuencias adicionales como campos magnéticos, fricción y calentamiento. Debido a este impacto adicional, parte de la materia se ralentizará y será tragada por el agujero negro, pero la mayor parte permanecerá fuera.
El hecho es que los agujeros negros no succionan nada. Todos los demás objetos ordinarios (lunas, planetas, estrellas) tienen las mismas fuerzas que un agujero negro. De todos modos, todo es solo gravedad. La mayor diferencia es que los agujeros negros son más densos que la mayoría de los objetos, ocupan mucho menos volumen en el espacio exterior y pueden ser mucho más masivos que cualquier otro objeto. Saturno vuela silenciosamente en su órbita alrededor del Sol, pero si en lugar del Sol en el centro de la Vía Láctea ponemos un agujero negro, cuya masa es cuatro millones de veces la masa de nuestra estrella, entonces las fuerzas de marea romperán Saturno, convirtiéndolo en un anillo gigante, y se convertirá en parte integral del disco de acreción. este mismo agujero negro. Y si hay suficiente fricción, calentamiento y aceleración en presencia de la gravedad generada por la materia,campos eléctricos y magnéticos, luego, con el tiempo, caerá hacia adentro y será tragado.
Solo parece que los agujeros negros están absorbiendo materia, porque son muy masivos, y las fuerzas de marea y la materia acumulada alrededor del agujero negro juntas pueden romper objetos externos en pedazos, después de lo cual una parte de dicho objeto, bajo la influencia de una fuerza de tracción, estará dentro del disco de acreción, y a lo largo del tiempo y dentro del propio agujero negro. Pero el agujero negro es muy delicado y la gran mayoría de la materia que pasa cerca de él se escupió de una forma u otra. Y solo una pequeña fracción cae dentro del horizonte de eventos, lo que obliga al agujero negro a crecer gradualmente.
Si reemplazamos toda la masa del Universo con un agujero negro con la masa correspondiente, y luego eliminamos todo lo que crea fricción, digamos, discos de acreción, entonces el agujero negro absorberá muy poco. Las partículas solo sufrirán fricción debido a la radiación de ondas gravitacionales, pasando por el espacio-tiempo curvo generado por el agujero negro. Según la teoría de Einstein, solo la materia que se encuentra dentro y en el centro mismo de una órbita cíclica estable será absorbida en su interior. Esto es insignificante en comparación con lo que cae dentro del horizonte de eventos en nuestra realidad física.
Como resultado, solo tenemos la fuerza de la gravedad y el espacio-tiempo curvo que surge de la presencia de estas masas. La noción de que los agujeros negros absorben algo es el mayor mito. Aumentan debido a la gravedad y nada más. Pero en el Universo esto es más que suficiente.
Ethan Siegel
