sábado, 5 de noviembre de 2011

¿Cómo veríamos un agujero negro si pudiéramos acercarnos a él?


Imaginemos que tenemos la suerte de estar a bordo de una nave espacial y que en un proyecto de investigación, nos han encomendado que nos dirijamos hacia el agujero negro supermasivo que se encuentra en el centro de la Vía Láctea, denominado Sgr A*, para estudiarlo. ¿Cuál sería su apariencia al acercarnos a él?

Supongamos que nuestra nave espacial soporta considerablemente las fuerzas de marea y otras tensiones generadas por  Sgr A*. Nos aproximamos hasta  que el agujero negro se sitúa bajo nuestros pies, lo suficiente como para que Sgr A* alcance el mismo tamaño del Sol visto desde la Tierra. A nuestras cabezas observaríamos las estrellas de nuestra galaxia sin ningún tipo de distorsión. A nuestros pies, veríamos una pequeña esfera oscura en el fondo de estrellas, ya que la luz no puede escapar de Sgr A*. Pero su masa es tan grande, que debido al efecto de lente gravitatoria podríamos observar las estrellas situadas tras el agujero negro, alrededor de éste, concentradas en un fino anillo que rodea a Sgr A*.

A medida que nos acercamos hacia el horizonte de sucesos del agujero negro, por la deformación del espacio tiempo, no sólo aumenta la superficie bajo nuestros pies ocupada por la oscuridad generada por Sgr A*, como sería de esperar, sino que comienza a cubrir también nuestros laterales y empieza a avanzar hacia nuestras espaldas, siendo visibles detrás de nuestra nave las estrellas y galaxias exteriores al agujero negro en un pequeño área, en un efecto similar a si miramos hacia la salida cuando nos encontramos dentro de un túnel.
Si se sacase una fotografía de lo que estamos viendo cuando miramos hacia Sgr A*, lo único que observaríamos serían vestigios muy débiles de gas caliente que cae al agujero negro.

La boca del "tunel" tendría sólo unos pocos grados de abertura cuando estamos casi sobre el horizonte de sucesos. Si por ejemplo, una galaxia tuviese un tono verde, estando a esta distancia del agujero negro supermasivo de su núcleo, la galaxia brillaría en rayos x blandos, es decir, no sería una observación óptica. Este fenómeno se debe al efecto Doppler. Otro ejemplo, si estamos lejos del agujero negro y observamos un cuerpo que emite especialmente en el infrarrojo, al estar sobre el horizonte de sucesos del agujero negro, se observaría en el óptico en color verde. Es decir, el agujero negro distorsiona aquello que hemos observado antes de acercarnos a su horizonte de sucesos, pero el mismísimo agujero no lo podríamos ver ya que no emite ninguna clase de luz. Precisamente por ello reciben el nombre de agujeros negros.

13 comentarios:

  1. Me encanta!!!
    LO que me parece imposible de imaginar es qué pasa con la masa que absorbe el agujero negro...
    Es decir, me resulta tan difícil imaginarme que la materia que absorbe desaparezca para siempre, como que de alguna manera sea como un recipiente que la acumule y que pueda seguir absorbiendo hasta el infinito...
    Es como la metáfora de que hay algo en las leyes de la física que todavía hay que modificar!

    Muchas gracias por el post, me siento halagado :P

    ResponderEliminar
  2. Hola Verónica,

    Realmente interesante y sorprendente este artículo donde muestras la descripción de como se vería el entorno en la proximidad de un agujero negro.

    Un saludo.

    Fran

    ResponderEliminar
  3. Bueno ... recuerda que la masa absorvida, en realidad lo que hace es comprimirse a puntos infinitos.. Antes de eso recuerda que sucede la degeneracion electronica , en el cual el atomo pierde sus electrones y el atomo se comprime aun mas.

    ResponderEliminar
  4. Hola Anónimo:

    Es cierto lo que dices, pero en este post quería darle una perspectiva a lo que se va viendo con los ojos. La entrada describe lo que una persona sin conocimienos científicos vería. Un astrofísico, con sus conocimientos observaría más detalles indudablemente.
    Gracias por la aportación.
    Un saludo!

    ResponderEliminar
  5. Sergio De San Javier11 de noviembre de 2011, 6:11

    Seria lo mas maravilloso poder ver lo que el autor describe, la realidad supera cualquier fantasía, la Física es la mejor materia llena de giros mágicos, de temas subyugantes, los agujeros negros son nuestro camino para conocer los secretos de nuestro Universo,
    Sergio De San Javier

    ResponderEliminar
  6. Excelente tu articulo... según el modelo de Lisa Randall y Raman Sundrum del universo (quienes trabajaron con la teoría de las cuerdas o teoría del todo) el universo esta compuesto por dos tipos de membranas (curvas) una de ellas cuadridimensional (de 5 dimensiones) por donde atraviesa toda aquella energía del espacio que no es influenciada por la gravedad (como la electricidad y la luz} a diferencia de la otra membrana por donde se dispersan las diferentes dimensiones (de mayor tamaño y donde circulan el resto de dimensiones, 5 o 6 pues la teoría de cuerdas manejan 9 o 10 dimensiones espaciales no todas estudiadas y no comprobadas aun, pero que en idea general esta compuesta por materia oscura medida por su nivel de gravedad) por lo general los objetos grandes como planetas, estrellas se conducen por la membrana cuadridimensional donde su luz y su movimiento se canaliza y la energía que emiten tiende a difundirse entre el resto de dimensiones (no se si me explico, cuando la le leí me imagine a un carbón prendido donde la luz que emite se conduce por una sola membrana y el humo y el calor que desprende se dispersa por el resto de membranas atraída por la gravedad de la materia oscura) lo que pasa con los agujeros negros es que presentan longitudes de onda gravitatorias muy pequeñas lo que les permite transitar por el espacio fácilmente y por lo tanto por el resto de dimensiones (que comprenden longitudes de ondas mas grandes), esto trae como consecuencia que el agujero negro, como consecuencia de la fuerzas gravitatorias de la materia oscura, pierda energía y por lo tanto masa (según la relación E = mc2); e allí algo de física teórica que intenta explicar el fin de los agujeros negros y quizás todo aquello que consume sin embargo, mi imaginación se atreve a pensar que tal vez sea así, que tal vez se trata de una tubería conectada a una bomba de agua donde un extremo en la piscina absorbe su agua y el otro lo libera al espacio exterior, es decir, tomando el agua y por otro lado liberándola y sacándola de su entorno cerrado, seria también como agarrar una piedra y aplastarla convirtiéndola en polvo y luego soplar ese polvo para que viaje por el aire... y siendo a su vez el agujero negro un productor de materia oscura; es también motivo por lo que grandes físicos teóricos sin salirse de la leyes de Newton, piensan que los agujeros negros sencillamente se evaporan... Así lo entiendo espero que les haya gustado y entendido, así como también critiquen (constructivamente) para aprender mas... saludos!

    ResponderEliminar
  7. Lo que pasa es que hay muchisima imaginación. No pueden existir los agujeros negros hay una ley universal que se transgrede. La ley de los REM, que proximamente vereis publicada en Nature

    ResponderEliminar
    Respuestas
    1. Los estudios que avalan su existencia son superiores a los que la rechazan. Por una investigación, no pueden ignorarse el resto.

      Un saludo!

      Eliminar
  8. Siempre he leído que existen diferentes "tamaños" de agujeros negros, unos "pequeños" y otros muchos mas masivos. También he leído que "engordan" cuando son muy tragones, así que si pensamos un poquito la "materia" no desaparece; pues de alguna forma la masa "esta allá adentro" en algún lugar y en alguna forma exótica pero masa al fin.......que les parece?

    ResponderEliminar
    Respuestas
    1. ¡Eso es! Existen agujeros negros estelares, y los agujeros negros supermasivos encontrados en el centro de las galaxias. El horizonte de sucesos del agujero negro se expande cuando acreta materia y va encogiendo a medida que emite energía. El estado en el que se encuentra la materia sólo se puede teorizar, pues todavía no hemos podido estudiar el interior del mismo y nos queda mucho por avanzar en modelos y simulaciones teóricas. Siento no darte una respuesta más clara, pero es que todavía no la hay.


      Un saludo!

      Eliminar
  9. Verónica, lo que usted dice acerca de modelos y simulaciones teóricas es verdad. Pero justamente eso no parece ser Física, sino especulaciones computacionales realizadas sobre modelos matemáticos a priori. No deseo ser antipático, ni desvalorizar de ninguna manera su labor. Deseo ser claro en eso. Pero por alguna razón John Bardeen ha sido el único en recibir dos veces el premio Nobel de Física por su aporte al transistor y la superconductividad, temas físicos bien concretos. Ahora bien, nadie conoce a Bardeen fuera de la Física, pero la civilización actual vive y bulle con sus resultados Los agujeros negros y las "cuerdas" por ejemplo, son temas espectaculares, aunque especulativos. El mundo no parece haber sido afectado por ellos. Creo que no son Física, hasta que en algún momento se obtengan resultados que admitan verificación. Un grupo de discipulos de Bardeen, como los creadores del led azul, fueron premiado recientemente con el Nobel. Hay otras cosas más desagradables. Uno de sus lectores mencionó a la ecuación de equivalencia entre masa y energía, llamada "de Einstein". Esa relación ya era conocida por el geofísico italiano Del Preto a fines del s. XIX. Una cosa son los espacios de Hilbert y otra es la física, cuyos enunciados exigen ser verificados. Recalco: muy bueno lo suyo. Usted sabe despertar entusiasmo en mucha gente, y así lo expresan sus lectores, entre los que me siento ciertamente incluido.

    ResponderEliminar
    Respuestas
    1. ¿Sabías que Eisntein nunca recibió un premio Nobel por su teoría de la relatividad que tan útil nos es hoy en día? Recibir un Premio Nobel no te hace ser el mejor científico. Este tipo de premios se dan no por teorías acertadas sino por descubrimientos que conducen a la verificación experimental de una teoría. Pero, ¿es justo? Para mí desde luego que no. El mismo caso puedes encontrar en otros temas como la Radiación Cósmica de Fondo.

      Para que podamos realizar un uso práctico de la ciencia primero hay que investigar y para ello hay que proponer teorías basadas en modelos, contraponer diferentes teorías y sus modelos, y tratar de llegar a un consenso entre los investigadores. Después se realizan diversas investigaciones basadas en estos modelos consensuados y sus resultados se utilizan para hacerte una idea de lo que puedes encontrar y ver si así tus ideas son correctas.

      No podríamos tener hoy en día LED sin los estudios previos realizados con simulaciones. Es un paso que hay que dar necesariamente. La ciencia práctica siempre se sustenta sobre unos principios teóricos. Lo que me comentas es como construir una casa comenzando por el tejado y terminando en los cimientos. Por supuesto que a día de hoy la teoría de cuerdas no aporta nada práctico a la sociedad, pero tardamos 200 años en llevar la electricidad a los hogares después de ser descubierta. Si tras su descubrimiento no se hubiese seguido investigando, nunca podríamos contar con ella.

      En el caso de los agujeros negros su importancia radica en que nos pueden dar las claves para la unificación. La Teoría de la Relatividad de Einstein explica muy bien la física de los grandes cuerpos, y para los pequeños, contamos con la mecánica cuántica. ¿Por qué no una misma teoría que abarque a ambos mundos? Lograríamos un gran avance. Así que los agujeros negros que son cuerpos astrofísicos con propiedades cuánticas, son el mejor laboratorio que tenemos para investigar.

      Al final todas las ciencias poseen sus ramas y ninguna es mejor que otra, todas se complementan. Pero la investigación previa con modelos y simulaciones es necesaria en todas. Sin este trabajo, no se darían posteriormente las aplicaciones prácticas de los descubrimientos.

      Espero poder seguir despertando tu entusiasmo.


      Un saludo!

      Eliminar