Más contenido en redes:

¿Qué es exactamente un horizonte de sucesos de agujero negro (y qué sucede allí)?


El proyecto internacional Event Horizon Telescope lanzará los primeros resultados de su plan para obtener imágenes de los agujeros negros. Pero, ¿qué es exactamente un horizonte de sucesos?

El horizonte de sucesos de un agujero negro está vinculado a la velocidad de escape del objeto, la velocidad que uno tendría que superar para escapar de la atracción gravitacional del agujero negro. Cuanto más se acercara alguien a un agujero negro, mayor sería la velocidad que necesitarían para escapar de esa gravedad masiva. El horizonte de sucesos es el umbral alrededor del agujero negro donde la velocidad de escape supera la velocidad de la luz. 

Según la teoría de la relatividad especial de Einstein, nada puede viajar más rápido a través del espacio que la velocidad de la luz. Esto significa que el horizonte de sucesos de un agujero negro es esencialmente el punto desde el cual nada puede regresar. El nombre se refiere a la imposibilidad de presenciar cualquier suceso que tenga lugar dentro de ese borde, el horizonte más allá del cual uno no puede ver.

Cuando un elemento se acerca a un horizonte de sucesos, un testigo vería que la imagen del elemento envejece y se atenúa a medida que la gravedad distorsionaba la luz proveniente de ese elemento. En el horizonte de sucesos, esta imagen se desvanecería efectivamente a la invisibilidad.

Dentro del horizonte de sucesos, uno podría encontrar la singularidad del agujero negro, donde investigaciones anteriores sugieren que toda la masa del objeto se ha colapsado en una extensión infinitamente densa. Esto significa que el tejido del espacio y el tiempo en torno a la singularidad también se ha curvado en un grado infinito, por lo que las leyes de la física tal como las conocemos actualmente se rompen. 

El tamaño de un horizonte de sucesos depende de la masa del agujero negro. Si la Tierra se comprimiera hasta que se convirtiera en un agujero negro, tendría un diámetro de aproximadamente 17,4 milímetros, si el sol se convirtiera en un agujero negro, tendría aproximadamente 5,84 kilómetros de ancho, aproximadamente del tamaño de un pueblo. Los agujeros negros supermasivos son más grandes, El agujero negro situado en el centro de la Vía Láctea, es aproximadamente 4,3 millones de veces la masa de nuestro Sol y tiene un diámetro de aproximadamente 12,7 millones de km, mientras que M87 en el corazón de la galaxia Virgo A es de aproximadamente 6 Mil millones de masas solares y 17,7 mil millones de kilómetros de ancho.

La fuerza del tirón gravitacional de un agujero negro depende de la distancia a la que se encuentre, cuanto más cerca esté, más poderoso será el tirón. Pero los efectos de esta gravedad en un visitante diferirían dependiendo de la masa del agujero negro. Si caes hacia un agujero negro relativamente pequeño unas cuantas veces la masa del sol, por ejemplo, te separarás y estirarás en un proceso conocido como espaguetización, muriendo antes de llegar al horizonte de sucesos. 

Sin embargo, si cayera hacia un agujero negro súper masivo de millones a miles de millones de veces la masa del sol, no sentiría tales fuerzas en un grado significativo. No moriría por espagueteado antes de cruzar el horizonte de sucesos (aunque muchos otros peligros alrededor de un agujero negro podrían matarlo antes de que llegara a ese punto).

Los agujeros negros probablemente giren porque las estrellas de las que generalmente se originan también giran y porque la materia que tragan giran en espirales antes de que caigan. Los hallazgos recientes sugieren que los agujeros negros pueden girar a velocidades mayores al 90 por ciento de la luz.

Anteriormente, el modelo más básico de los agujeros negros asumía que no giraban, por lo que se suponía que sus singularidades eran puntos. Pero como los agujeros negros generalmente giran, los modelos actuales sugieren que sus singularidades son anillos infinitamente delgados. Esto lleva a los horizontes de sucesos de los agujeros negros giratorios, también conocidos como agujeros negros de Kerr, aplastados en los polos y abultados en sus ecuadores.

El horizonte de sucesos de un agujero negro giratorio se separa en un horizonte exterior y un horizonte interior. El horizonte de sucesos externo de tal objeto actúa como un punto de no retorno, al igual que el horizonte de sucesos de un agujero negro no giratorio. El horizonte de sucesos interno de un agujero negro giratorio, también conocido como el horizonte de Cauchy, es extraño. Más allá de ese umbral, la causa ya no necesariamente precede al efecto, el pasado ya no necesariamente determina el futuro, y el viaje en el tiempo puede ser posible. (En un agujero negro no giratorio, también conocido como agujero negro Schwarzschild, los horizontes interno y externo coinciden).

Un agujero negro giratorio también fuerza el tejido del espacio-tiempo a su alrededor para que gire con él, un fenómeno conocido como arrastre de marco o el efecto Lense-Thirring. El arrastre de cuadros también se ve alrededor de otros cuerpos masivos, incluida la Tierra.

El arrastre de cuadros crea un remolino cósmico conocido como ergosfera, que se produce fuera del horizonte de sucesos exterior de un agujero negro giratorio. Cualquier objeto dentro de la ergosfera se ve obligado a moverse en la misma dirección en que gira el agujero negro. La materia que cae en la ergosfera puede obtener la velocidad suficiente para escapar de la atracción gravitacional del agujero negro, llevando algo de la energía del agujero negro con él. De esta manera, los agujeros negros pueden tener efectos poderosos en su entorno.

La rotación también puede hacer que los agujeros negros sean más efectivos para convertir cualquier materia que caiga en energía. Un agujero negro no giratorio convertiría aproximadamente el 5,7 por ciento de la masa de un objeto en llamas en energía, siguiendo la famosa ecuación de Einstein E = mc ^ 2. En contraste, un agujero negro giratorio podría convertir hasta un 42 por ciento de la masa de un objeto en energía.

Trabajos recientes han alterado enormemente la visión convencional de los agujeros negros. En 2012, los físicos sugirieron que cualquier cosa que caiga hacia un agujero negro podría encontrar " cortafuegos " en o cerca del horizonte de sucesos que incineraría cualquier materia que caiga. Esto se debe a que cuando las partículas chocan, pueden conectarse de manera invisible a través de un enlace llamado el enredo, y los agujeros negros podrían romper esos enlaces, liberando increíbles cantidades de energía.

Sin embargo, otra investigación que busca unir la relatividad general, que puede explicar la naturaleza de la gravedad, con la mecánica cuántica, que puede describir el comportamiento de todas las partículas conocidas, sugiere que los cortafuegos pueden no existir, porque los horizontes de sucesos en sí pueden no existir. Algunos físicos sugieren que, en lugar de los abismos de los que nada puede regresar, lo que actualmente consideramos como agujeros negros puede ser en realidad una gama de objetos similares a agujeros negros que carecen de horizontes de eventos, como los llamados fuzzballs, dijo Loeb.

Al tomar imágenes de los bordes de los agujeros negros, el telescopio Event Horizon puede ayudar a los científicos a analizar las formas y comportamientos de los horizontes de sucesos.