Forat negre
De Viquipèdia
| Relativitat general |
|
| Temes relacionats |
| edita |
En astronomia, un forat negre és un astre o objecte celeste amb una densitat tal que la seva força gravitatòria és tan forta que la velocitat d'escapament és superior a la velocitat de la llum. Per tant, res que es trobi dins del seu horitzó d'esdeveniments pot escapar-ne, excepte a través de l'efecte túnel quàntic (radiació de Hawking). El terme "forat negre" no s'ha d'entendre com un "forat" en el sentit usual del terme sinó com una regió de l'espai de la qual res no pot escapar, ni tan sols la llum. Per aquest motiu se'ls anomena "negres".
En el centre d'un forat negre, segons prediu la relativitat general, hi ha sempre una singularitat, un punt infinitament petit de densitat i gravetat infinites que arriba a un volum nul i a un radi zero. Aquests "infinits" i "zeros" el que realment demostren és que la relativitat general no és adequada per descriure'ls, i que probablement es necessita una teoria quàntica de la gravetat.
L'horitzó d'esdeveniments és la superfície que marca el límit des del qual ja no res pot escapar i on la llum orbita el forat, després hi ha el limit estàtic, per l'interior del qual ja només hi ha un camí, el que marca la gravetat. L'ergosfera és la part que queda per fora de l'horitzó d'esdeveniments, de la qual, en teoria, encara es pot escapar. La matèria que cau a un forat negre usualment forma un disc d'acreció.
Taula de continguts |
[edita] Tipus de forats negres
[edita] Segons l'origen
- Forats negres primordials: creats d'hora en la història de l'Univers. Les seves masses poden ser variades, i cap ha estat observat.
- Forats negres supermassius: amb masses de diversos milions de masses solars. Aquests es formen en el mateix procés que dóna origen a les components esfèriques de les galàxies.
- Forats negres de massa intermitja: tenen una massa d'uns quants milers de masses solars. Poden ser una possible font dels raigs X ultralluminosos. L'any 2004 es va detectar un candidat a forat negre de massa intermitja orbitant el forant negre supermassiu Sagittarius A* al centre de la Via Làctia.
- Forats negres de massa solar: aquests es formen quan una estrella de massa 3 vegades major que la del Sol es converteix en supernova i explota. El seu nucli es concentra en un volum molt petit que cada vegada es va reduint més.
[edita] Adimensionals/Unidimensionals
- Forat negre d'Schwarzschild: si el forat negre és adimensional.
- Forat negre d'Einstein: si és unidimensional. Una evolució d'aquests darrers són els forats de cuc, que, en teoria, poden ser portes en l'espai-temps que podrien comunicar dos punts llunyans de l'Univers o del temps.
[edita] Formació d'un forat negre
Quan explota una supernova, el nucli de l'estrella es col·lapsa i acostuma a donar lloc a una estrella de neutrons, però no sempre és així. D'acord amb càlculs teòrics, una estrella de neutrons no pot ser major de 3 masses solars. Què passa, doncs, si una estrella amb una massa major es col·lapsa? El més probable és que es converteixi en un forat negre.
En una regió del voltant de una massa col·lapsada, el camp gravitatori és tant fort que ni la llum pot escapar. Un forat negre que mesura una mil milionèsima part d'un metre, pot pesar fins a un miliard de tones. El gas que té el forat negre pel voltant rodant a una velocitat que és quasi la meitat que la de la llum, pot arribar als 100 milions de graus centígrads.
[edita] On es troben
Es creu que en el centre de la majoria de les galàxies (entre elles la Via Làctia) hi ha forats negres supermassius, encara que la majoria són actualment inactius. Les galàxies amb el nucli actiu com les galàxies de Seyfert, radiogalàxies o els Blazars, es creu que són galàxies amb un forat negre encara actiu en el seu nucli. Les emissions es produeixen a causa de la materia del disc d'acreció que es forma al voltant de l'horitzó d'esdeveniments.
El descobriment de forats negres en cúmuls globulars és relativament recent, i era fins aleshores el grup perdut entre els forats supermassius i els de mida estel·lar.
[edita] Com es detecten
A causa de les seves característiques físiques, els forats negres només es poden detectar a través de la influència que excerceixen en el seu entorn. La majoria de candidats a forat negre formen part de sistemes binaris amb una component invisible (el forat negre) o de nuclis de galàxies i cúmuls globulars. Aquests últims es detecten per la major velocitat que tenen els estels en les seves proximitats i per les emissions de raigs X que es produeixen per la caiguda de matèria.
Cal dir que fins ara no hi ha proves directes de l'existència dels forats negres, però és compatible amb les teories actuals de la física, i l'astrofísica, encara que hi alguns físics que no estan d'acord amb la seva existència.
Els forats negres provoquen una extrema distorsió en l'espai-temps. Un forat negre és completament invisible, si no hi ha una estrella, planeta o satèl·lit de massa considerable al seu costat. El forat negre comença a absorbir tota la matèria que troba: llum, roques i planetes que hi ha prop seu.
[edita] Radiació de Hawking
Malgrat la impossibilitat física d'escapament d'un forat negre, aquests acabaran evaporant-se per l'existència de l'anomenada radiació de Hawking descoberta pel físic Stephen Hawking. Tot i així aquest procés es calcula que per un forat negre de mida estel·lar és molt major a la vida de l'Univers.
Lligat a la seva evaporació hi ha el concepte d'entropia i de superfície del forat negre, ja que a major superfície, major entropia i major emissió. La peculiaritat que presenta, és que en la mesura que l'entropia i la superficie disminueix el forat negre incrementa la seva temperatura termodinàmica, i provoca una augment en l'emissió. Aquest fet ha provocat que es plantegessin seriosament si els anomenats microforats negres podien existir de forma estable. De fet, és l'únic cas conegut en el qual la temperatura augmenta quan l'entropia disminueix.
[edita] Existeixen realment els forats negres?
Hi ha autors que consideren un mite l'existència real dels forats negres, segons el propi Albert Einstein el radi de Schwarzschild és infranquejable, es a dir, no es pot formar un forat negre per esfondrament gravitatori.
