Resumen

El presente trabajo tiene la finalidad de mostrar porqué existen los hoyos negros, como se forman, que hay dentro de ellos.

El término “hoyo negro” que se le ha dado a este proceso es porque después de que una estrella entra en un colapso gravitatorio completo se ve totalmente como un hoyo negro.

Es tan densa la materia que deja el colapso, que ni siquiera la luz puede escapar de él.

Es como si un objeto atrapado hubiera caído en un agujero infinitamente hondo y no dejara de caer., el objeto comprimido será literalmente un hoyo negro.

Pregunta de Investigación

Planteamiento del Problema

Si en un momento dado la temperatura interna de la estrella desciende, la gravitación se hará dueña de la  situación.

La estrella comienza a contraerse y a lo largo de ese proceso la estructura atómica del interior se desintegra. En lugar de átomos, habrá electrones, protones y neutrones sueltos. La estrella sigue contrayéndose hasta el momento en que la repulsión mutua de los electrones contrarresta cualquier contracción  ulterior.

Antecedentes

La astronomía nació casi al mismo tiempo que los seres humanos.

Los hombres primitivos ya se maravillaban con el espectáculo que ofrecía el firmamento y los fenómenos que allí se presentaban.

Ante la imposibilidad de encontrarles una explicación, estos se asociaron con la magia, buscando en el cielo la razón y la causa de los fenómenos sucedidos en la tierra, Esto, junto con la superstición Y el poder que  daba el saber leer los destinos en las estrellas, dominaron las creencias humanas por muchos siglos.

Muchos años de observación sentaron las bases científicas de la Astronomía con explicaciones mas aproximadas sobre el universo. Sin embargo las creencias geo centristas, apoyadas por grupos religiosos y políticos con claros interese de dominación impusieron durante muchos años un sistema erróneo, impidiendo el análisis y estudio de otras teorías.

Hoy la evolución y difusión de las teorías científicas han llevado a la definitiva separación de la superstición (astrología) y la ciencia (astronomía).

Esta evolución no ha ocurrido pacíficamente, muchos de los primeros Astrónomos fueron perseguidos y juzgados.

Desde hace poco más de cuatro siglos la humanidad se ha “adentrado en el cosmos” mediante diversos tipos de instrumentos, ópticos  primero, electrónicos después. En los últimos tiempos hemos fabricado máquinas que, con o sin tripulantes humanos viajan por el espacio más cercano, llevando incluso mensajes para alguna civilización extraterrestre (de momento hipotética).

En esta pequeña introducción mostramos las bases y las claves que ha conducido a la humanidad hasta los conocimientos astronómicos actuales.

Un hoyo negro es un área en el espacio  donde la gravedad es tan fuerte que incluso la luz no puede escapar de él. Y como la luz no puede escapar de un hoyo negro, este aparece negro; la luz puede viajar más rápido que cualquier cosa que conozcamos, a una velocidad de 186 000millas (300 000 kilómetros) por segundo. Si la luz no puede escapar de un hoyo negro, nada más que conozcamos puede.

Un hoyo negro no es realmente un hoyo y no está vacío, está lleno con gran cantidad de material comprimido en un espacio extremadamente pequeño. Esto es lo que le da a un hoyo negro su gravedad tan fuerte. El término “hoyo negro” es usado por que estos objetos se observan como hoyos negros en el espacio.

Un objeto sometido a una compresión mayor que la de las estrellas de neutrones tendría un campo gravitatorio tan intenso, que cualquier cosa que se aproximara a el quedaría atrapada y no podría volver a salir. Es como si el objeto atrapado hubiera caído en un agujero infinitamente hondo no cesase nunca de caer. Y como ni siquiera la luz puede escapar, el objeto comprimido será negro literalmente, un “agujero negros”.

Para entender lo que es un agujero negro pensemos en una estrella como el sol. El sol tiene un diámetro de 1 390 000 kilómetros y una masa de 330 000 veces superior a la de la tierra. Teniendo en cuenta esa masa y la distancia de la superficie del sol estaría sometido a una atracción gravitatoria 28 veces superior a la gravedad terrestre en la superficie.

Una estrella corriente conserva su tamaño normal gracias al equilibrio entre una altísima temperatura central, que tiende a expandir la sustancia estelar y la gigantesca atracción gravitatoria, que tiende a contraerla y estrujarla.

Si en un momento dado la temperatura interna desciende; la gravitación se hará dueña de la situación. La estrella comienza a contraerse y a lo largo de ese proceso la estructura atómica del interior se desintegra. En lugar de átomos habrá ahora electrones, protones y Neutrones sueltos. La estrella sigue contrayéndose hasta el momento en que la repulsión mutua de los electrones contrarresta contracción ulterior.

La estrella es ahora una “enana blanca”, si una estrella como el sol sufriera este colapso que conduce al estado de enana blanca, toda su masa quedaría reducida a esfera de unos 16 000 kilómetros  de diámetro y su gravedad superficial (con la misma masa pero a una distancia mucho menor del centro) seria 210 000 veces superior a la Tierra.

En determinadas condiciones la atracción gravitatoria se hace demasiado fuerte para ser contrarrestada por la repulsión  electrónica. La estrella se contrae de nuevo, obligando a los electrones y protones a combinarse para formar neutrones y forzando también a estos últimos a agruparse en estrecho contacto.

La estructura neutrónica contrarresta entonces cualquier ulterior contracción y lo que tenemos es una “estrella de neutrones”, que podría albergar toda la masa de nuestro sol en una esfera de sólo 16 kilómetros de diámetro. La gravedad superficial seria de 210 000 000 000 veces superior a la que tenemos en la tierra.

En ciertas condiciones la gravitación puede superar incluso la resistencia de La estructura neutrónica. En ese caso ya no hay nada que pueda oponerse al colapso.

La estrella puede contraerse hasta un volumen cero y la gravedad superficial aumentar hacia el infinito.

Según la teoría de la relatividad, la luz emitida por una estrella pierde algo de su energía al avanzar contra el campo gravitatorio de la estrella. Lo cual ha sido comprobado experimentalmente en el espacio y en el laboratorio.

La luz emitida por una estrella ordinaria como el sol pierde muy poca energía. La emitida por una enana blanca, algo más; y la emitida por una estrella de neutrones aún más. A lo largo de todo el proceso de colapso de la estrella de neutrones llega un momento en que la luz que emana de la superficie pierde toda su energía y no puede escapar.

Hoy día los astrónomos están encontrando pruebas de la existencia de agujeros negros en distintos lugares del universo

Hay dos tipos de agujeros negros:

Cuerpos de alta densidad y poca masa concentrada en un espacio muy pequeño y cuerpos de densidad baja pero masa muy grande, como pasa en el centro de las galaxias.

Si la masa de una estrella es más de dos veces la del sol, llega un momento en su ciclo en que ni tan solo los neutrones pueden soportar la gravedad. La estrella se colapsa y se convierte en un agujero negro.

El científico británico Stephen W. Hawking ha dedicado buena parte de su trabajo al estudio de los agujeros negros. En su libro “Historia del tiempo” nos explica cómo, en una estrella que se está colapsando, los conos luminosos que emiten empiezan a curvarse en la superficie de la estrella.

Al hacerse pequeña, el campo gravitatorio crece y los conos de luz se inclinan cada vez más, hasta que ya no pueden escapar. La luz se apaga y se vuelve negro.

Si un componente de una estrella binaria se convierte en agujero negro, toma material de su compañera. Cuando el remolino se acerca al agujero, se mueve tan de prisa que emite rayos X.  Así, aunque no se puede ver se puede detectar por sus efectos sobre la materia cercana.

Los agujeros negros no son eternos. Aunque no se escape ninguna radiación. Parece que pueden hacerlo algunas partículas atómicas y subatómicas.

Alguien que observase la formación de un agujero negro desde el exterior, vería una estrella cada vez más pequeña y roja hasta que finalmente, desaparecería, su influencia gravitatoria, sin embargo, seguiría intacta.

Como ocurrió en el Big Bang, también en los agujeros negros se da la singularidad, es decir las leyes físicas  y la capacidad de predicción fallan. En consecuencia ningún observador externo, si lo hubiese, no podría ver qué ocurre dentro.

Las ecuaciones que intentan explicar una singularidad, como la que se da en los agujeros negros, han de tener en cuenta el espacio y el tiempo. Las singularidades se situaran siempre en el pasado del observador (como el Big Bang) o en el futuro (como los colapsos gravitatorios), pero nunca en el presente. Esta curiosa hipótesis se conoce como censura cósmica.

Objetivo

Investigar que hay dentro de un hoyo negro

Justificación

Me  intereso este tema porque quiero saber que es un hoyo negro en el espacio y que   tan infinitamente grande es.

Hipótesis

Si la masa de una estrella es mas de 2 veces la del sol, llega un momento en su ciclo que ni tan solo los neutrones pueden soportar la gravedad, entonces la estrella se colapsa y se convierte literalmente en un hoyo negro.

Método (materiales y procedimiento)

Para el desarrollo de este trabajo, realice una investigación documental visitando la Biblioteca Municipal y haremos una investigación de campo visitando el Museo Nacional de Astronomía, también realizaremos una maqueta.

Galería Método

Resultados

Realmente un hoyo negro es un área en el espacio donde la gravedad es tan fuerte que incluso ni la luz puede escapar de él. Y como la luz no puede escapar de él este aparece negro.

Se encontró que existe hoyo negro y hoyo blanco la diferencia es que el hoyo blanco esta vacío por dentro y el hoyo negro no deja salir la luz.

Galería Resultados

Discusión

Conclusiones

No es realmente un hoyo y no está vacío, está lleno con gran cantidad de material comprimido en un espacio extremadamente pequeño.

El término “hoyo negro” es usado por que estos objetos se observan como hoyos negros en el espacio

Bibliografía

Libro “Historia del tiempo” del autor Stephen W. Hawking.

www.astronomía.com/astronomía/negroaugero.htm.Astronomía educativa.

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Method Gallery

Results

Results Gallery

Discussion

Conclusions

Bibliography