Uno de los habitantes más misteriosos del Universo son los agujeros negros, objetos cuya gravedad es tal que nada, ni siquiera la luz, puede escapar de sus «abrazos». Durante muchos años, los científicos sólo asumieron la existencia de agujeros negros, y Albert Einstein estaba completamente convencido de que estos habitantes del espacio permanecerían invisibles para nosotros para siempre. Afortunadamente, el descubrimiento de las ondas gravitacionales en 2017 lo cambió todo: por paradójico que pueda parecer, los agujeros negros resultaron ser uno de los objetos más brillantes del Universo. Esto se debe a que la materia atraída por un agujero negro crea radiación visible; es esta «sombra» de la materia absorbida la que vemos en las fotografías de agujeros negros que han dado la vuelta al mundo. Pero, ¿cómo se hunde exactamente la materia en un agujero negro y qué le sucede al tejido mismo del espacio-tiempo en este momento? Los físicos encontraron recientemente una respuesta a esta pregunta, confirmando una de las predicciones clave de Einstein sobre las llamadas «cascadas» de agujeros negros. Te contamos qué es y qué significa para futuras investigaciones.
Los físicos han confirmado que el tejido del espacio-tiempo hace su “sumergimiento final” en el borde de un agujero negro. Imagen: symmetrymagazine.org
Альберт Эйнштейн вновь оказался прав: на краю черных дыр есть область, в которой материя больше не может оставаться на орбите и вместо этого "падает" внутрь.
laboratorio espacial
Los agujeros negros son regiones del espacio donde domina la gravedad. Estos gigantes invisibles se forman cuando estrellas masivas, después de haber agotado su combustible nuclear, colapsan bajo su enorme peso. La atracción gravitacional resultante es tan fuerte que ni un solo objeto (ni siquiera un fotón) puede abandonar el horizonte de sucesos (el punto de no retorno).
Los agujeros negros vienen en una variedad de tamaños, desde agujeros negros de masa estelar que son varias veces más masivos que el Sol, hasta agujeros negros supermasivos que acechan en los corazones de las galaxias. Estos objetos tienen una reputación bastante aterradora, pero de hecho, los agujeros negros juegan un papel decisivo en la formación del Universo: influyen en la evolución y formación de las galaxias y también son una especie de laboratorio único para probar la comprensión de las leyes fundamentales. de la física.
La masa de los agujeros negros supermasivos supera la masa del Sol en millones y miles de millones de veces. imagen: NASA.com
A pesar de que la dieta principal de los agujeros negros consiste en gas y polvo, estos habitantes del espacio devoran todo lo que se encuentra cerca, incluidos planetas, satélites e incluso estrellas. Sin embargo, esto no significa que los agujeros negros sean similares a aspiradoras cósmicas: en realidad necesitan un disco de materia grande y brillante a su alrededor para crecer y alimentarse.
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¿Cómo absorben materia los agujeros negros?
John Regan, empleado de la Universidad de Maynooth en el Reino Unido, en una entrevista con > dijoque los agujeros negros pueden «desplazarse a través de las galaxias» y sólo unos pocos de ellos acaban en un entorno denso, rico en gas y polvo, donde pueden empezar a ganar masa.
La probabilidad de que un pequeño agujero negro acabe en un entorno así es bastante baja, ya que la mayoría de los agujeros negros se forman en regiones del espacio donde hay poco gas del que alimentarse, afirma Regan.
El disco de acreción del agujero negro brilla intensamente. Imagen: imágenes.interestingengineering.com
Además, cuando estos monstruos espaciales están rodeados de gas y polvo, no comienzan a atraerse ni a absorberse inmediatamente. En cambio, la materia forma una estructura plana y de rápido movimiento alrededor del agujero negro. disco de acreción. Dentro del disco de acreción, la materia se calienta mucho por la gravedad y brilla intensamente. Esto hace que la detección de discos de acreción sea una de las formas más fáciles para que los astrónomos vean los agujeros negros.
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Los agujeros negros crecen cuando el material de un disco que gira rápidamente se mueve gradualmente desde el borde exterior del disco hasta el borde interior más cercano al agujero negro. Desde allí se “alimenta” gradualmente a horizonte de sucesos del agujero negro – un punto del que nada puede escapar, ni siquiera los fotones de la propia luz.
Cascadas de agujeros negros
Los astrónomos proporcionaron recientemente la primera evidencia observacional de una predicción clave de la teoría de la gravedad de Einstein sobre las «cascadas» de agujeros negros que acechan en todo el universo. El estudio confirma la existencia de una «región de subducción» alrededor de los agujeros negros, donde la materia deja de orbitar alrededor del agujero y en su lugar cae justo en bajo la influencia de las fuerzas gravitacionales más poderosas jamás descubiertas.
La investigación fue dirigida por el Dr. Andrew Mummery y otros físicos de la Universidad de Oxford como parte de su estudio en curso de las criaturas más misteriosas del cosmos. El equipo utilizó datos de rayos X recopilados por los telescopios espaciales NuSTAR (NASA Nuclear Spectroscopic Telescope Array) y Neutron star Interior Composition Explorer (NICER) para estudiar pequeños agujeros negros ubicados relativamente cerca de la Tierra.
Los agujeros negros son los habitantes más misteriosos del espacio. Imagen: Nasa.com
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Recordemos que la teoría de la gravedad de Einstein, a diferencia de la teoría de Newton, predice que las partículas no pueden moverse con seguridad en órbitas circulares lo suficientemente cercanas a un agujero negro. En cambio, rápidamente “corren” hacia él a una velocidad cercana a la velocidad de la luz. Trabajo, publicado en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, marca la primera vez que los científicos Pudimos demostrar exactamente cómo sucede esto..
Nuestra investigación es la primera mirada a cómo el plasma separado del borde exterior de una estrella termina en el centro de un agujero negro, un proceso que ocurre en un sistema a unos diez mil años luz de distancia. explica Mascarada.
Hay muchos agujeros negros en la galaxia y ahora los astrónomos tienen un nuevo y poderoso método para usarlos para estudiar los campos gravitacionales más fuertes conocidos. La teoría de Einstein predijo que se produciría tal colapso final, pero esta es la primera vez que los científicos han podido demostrar que realmente sucede.
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¿Qué sucede dentro de los agujeros negros?
La confirmación de la existencia de «cascadas» de agujeros negros marca un nuevo e interesante avance en el estudio de estos objetos cósmicos. Según Mummery, «la última explosión de plasma sucede en el borde mismo de un agujero negro y muestra que la materia responde a la gravedad de la mejor manera posible”.
Los astrofísicos llevan mucho tiempo intentando comprender qué sucede cerca de la superficie de un agujero negro estudiando los discos de materia que orbitan a su alrededor. Por eso, la existencia de «cascadas», donde es imposible detener la caída final en un agujero negro, ha sido objeto de debate durante muchas décadas. El descubrimiento de esta zona por parte del equipo de Oxford utilizando telescopios de rayos X y datos de la Estación Espacial Internacional (ISS) resuelve esta disputa y abre nuevas posibilidades de investigación.
Los telescopios son los mejores asistentes para estudiar el Universo. Imagen: static.scientificamerican.com
Mientras la nueva investigación se centra en pequeños agujeros negros más cercanos a la Tierra, un segundo equipo de investigación de la Universidad de Oxford forma parte de una iniciativa europea para construir un nuevo telescopio llamado Telescopio milimétrico de África. Se espera que este telescopio Ampliará significativamente la capacidad de obtener imágenes directas de los agujeros negros.tanto en el centro de nuestra galaxia como mucho más allá de sus fronteras.
Кстати, черные дыры можно использовать в качестве источника бесконечной энергии
Ahora los científicos se disponen a observar y filmar por primera vez los horizontes de sucesos de los grandes agujeros negros, que se cree que atraen materia desde el espacio hacia su centro en espiral a medida que giran. Estos agujeros negros representan fuentes de energía casi inimaginables, y su observación sería otro hito importante en nuestra comprensión de estos sorprendentes objetos cósmicos.
El genio de Einstein
A medida que continuamos ampliando los límites de la comprensión de los agujeros negros, los increíbles descubrimientos realizados por un equipo de físicos de la Universidad de Oxford sirven como testimonio del poder duradero de la teoría de la gravedad de Einstein.
Así, al demostrar la existencia de “cascadas” o “regiones de inmersión” de agujeros negros y descubrir las fuerzas gravitacionales más poderosas de la galaxia, los investigadores demostraron la necesidad de nuevos métodos para estudiar las condiciones (y los objetos) más extremos del Universo. .
Ahora el estudio de los agujeros negros ha alcanzado un nuevo nivel. Imagen: cdn.mos.cms.futurecdn.net
Bueno, con la llegada de telescopios de vanguardia como el Telescopio Milimétrico de África, nos encontramos en el umbral de una nueva era en la investigación de los agujeros negros que promete revelar los secretos de estos misteriosos monstruos cósmicos y acercarnos a la comprensión de las leyes fundamentales que gobiernan el Universo.