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Agujeros Negros
Una estrella es una enorme esfera de plasma (gas ionizado) que se mantiene estable siempre que la fuerza gravitatoria que tiende a aplastarla, sea contrarrestada por las reacciones termonucleares que tienden a expandirla. Las estrellas tienen un elevado contenido en hidrógeno, que al fusionarse en helio produce ingentes cantidades de energía. Pero cuando el helio empieza a abundar, pasados unos cuantos miles de millones de años, empieza a fusionarse el helio en otros elementos más pesados como el hierro. Pero esta fusión no produce tanta energía como la primera, y al final la fuerza de gravedad gana la batalla y la estrella colapsa. Y este colapso solo se ve frenado en cierto sentido por la repulsión electrostática de los electrones de los átomos de la estrella. Si la fuerza es lo suficientemente grande como para vencer la repulsión electrostática, los protones se funden con los electrones y tan sólo quedan los neutrones, y la estrella pasa a convertirse en una estrella de neutrones. Este estado es muy poco frecuente, ya que lo más normal es que estalle violentamente en forma de supernova de manera que la presión ocasionada por la fuerza gravitacional se disiparía en cierto sentido y dejaría de colapsarse. Si la estrella de neutrones sigue su colapso, acabaría por ser lo más pequeño posible. El primero en identificarse fue el Cygnus X-1 en Cygnus una vez señalada su posición se dieron cuenta de que aquella fuente de rallos X tenía una estrella compañera. La supergigante azul llamada HDE 226 868.
El análisis espectroscópico reveló que en torno a esta supergigante, giraba en elipse un objeto invisible. Además su emisión de rayos X variaba bruscamente en intervalos de menos de medio segundo.
Dichas observaciones, implicaban:
Para girar a tal velocidad en una estrella con tanta masa como una supergigante, el objeto invisible tenía que tener una masa de entre 6 y 10 masas solares. para que fluctuase tan aprisa la emision de rayos X, la fuente tendría que tener un diametro inferior a medio segundo luz (1,5 ·105 Km).
Un objeto imperceptible, tan compacto y masivo, es probablemente un agujero negro. Los rayos X emitidos resultan de gases succionados de la supergigante azul, para formar un disco de acreción en torno al agujero negro. A causa de las distintas velocidades existentes en el disco a diferentes distancias del centro, se produce calor por fricción, lo cual termina por emitir rayos X, que son los que detectamos.
 | ¿Por qué giran tan rápido los agujeros negros?
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En mecánica hay una magnitud denominada momento de inercia (I) de un sólido, una magnitud que nos indica lo que cuesta detener un sólido en rotación. Esto es, a mayor momento de inercia, más fuerza debemos aplicar para pararlo. También tenemos la magnitud conocida como velocidad angular (w), que es el tiempo que tarda un cuerpo rotante en girar un ángulo determinado.
A partir de estas dos magnitudes se define momento angular como L = I·w . Pues bien, en un sistema el momento angular se conserva.
Sabemos que el momento de inercia de una esfera sólida (como una estrella), vale I = 2/5*MR² donde M es la masa y R el radio. Si el radio decrece hasta hacerse muy pequeño pero la masa se mantiene constante, la única magnitud que puede variar para que se conserve la igualdad es la velocidad angular. Por ello si nuestro Sol, que tarda casi 27 días en dar una vuelta sobre sí mismo, se convirtiera en una esfera de 5 km de radio, ¡¡daría 7000 vueltas por segundo!!
Hasta 1974, los astrónomos creían que los agujeros negros eran objetos indestructibles, representantes del estado final de la materia. Pero en ese año, Stephen Hawking descubrió que el intenso campo gravitatorio de un agujero negro podía hacer que se desprendiesen partículas hacia el espacio. De ese modo, el agujero negro, pierde algo de su masa, y sigue haciéndolo hasta estallar en una inmensa erupción de rayos g. El índice de evaporación de los agujeros negros, depende del cuadrado de su masa: un agujero negro de unas 8 masas solares, tarda en evaporarse 1071 años.
| ¿Por qué nada escapa a la atracción de un agujero negro? |
Una consecuencia de la fuerza de gravedad es la denominada velocidad de escape, que es la mínima velocidad que debe tener un cuerpo para escapar a la actracción gravitatoria de un otro cuerpo más masivo, la velocidad de escape viene dada por v² = 2GM/r² donde G, M y r son los mismos que antes. Por tanto, a una distancia igual al radio de la tierra, esa velocidad vale en torno a 11 km/s.
Ahora bien, teniendo una masa enorme, si el radio es lo suficientemente pequeño puede llegar a darse el caso de que v sea mayor que la velocidad de la luz (c = 3*108 m/s). Y dado que como consecuencia de la relatividad especial la velocidad de la luz no se puede rebasar, si un cuerpo tiene una velocidad de escape mayor a la de la luz, nada puede escapar de su horizonte de sucesos. Y precisamente en los agujeros negros sucede que esta velocidad de escape es mayor que la velocidad de la luz.
