Què és un forat negre?

Fascinants i incompresos, els forats negres són regions de l'espai amb una gravetat superficial tan poderosa que ni tan sols la llum pot escapar. El seu límit s'anomena horitzó d'esdeveniments i es considera el punt de no retorn.

Un cop la matèria arribi a l'horitzó d'esdeveniments, serà absorbida per la singularitat del forat negre, que, teoritzen els científics, és un punt infinitament petit i dens on les lleis de la física ja no s'apliquen. Els forats negres no són visibles, de manera que els científics només poden discernir la seva presència per com afecta la matèria circumdant.

John Michell ho va proposar primer

De vegades se li atribueix erròniament a Albert Einstein el descobriment dels forats negres, però va ser John Michell, un professor de la Universitat de Cambridge, qui va tenir la idea l'any 1783. Michell finalment va començar a preguntar-se sobre quina velocitat hauria de moure's un projectil per escapar de l'atracció gravitatòria. d'una estrella amb 500 vegades el diàmetre del Sol. Aquesta idea va ser revifada per Albert Einstein, que la va portar a un altre nivell amb la seva teoria de la relativitat. Més tard, Carl Schwarzschild va utilitzar la teoria de la relativitat d'Einstein per calcular que qualsevol massa pot convertir-se en un forat negre si es comprimeix prou.

Quan la teoria es va fer realitat

Observats pel satèl·lit de raigs X Uhuru l'any 1971, els astrònoms que estudien la constel·lació de Cygnus van trobar raigs X del que sospitaven que era un forat negre, conegut com Cygnus X-1. Es troba a més de 6.000 anys llum de la Terra i, amb una massa aproximadament 15 vegades superior a la del Sol, és un dels forats negres estel·lars més pesats que s'han trobat mai. Com que gira 800 vegades per segon, la zona que l'envolta s'ha convertit en un vòrtex espai-temps.

Tipus de forats negres

La investigació suggereix que hi podria haver tres tipus de forats negres: estel·lars, supermassius i en miniatura. Quan les estrelles massives moren i col·lapsen, el resultat és un forat negre estel·lar. Els forats negres estel·lars tenen aproximadament entre 10 i 20 vegades la massa del Sol. En comparació amb una estel·lar, els forats negres supermassius són de milions a milers de milions de vegades més grans que el Sol. Existeixen al centre de moltes galàxies grans i poden tenir un paper en la formació de galàxies. Els forats negres en miniatura mai s'han descobert, però s'ha teoritzat que formen part del Big Bang.

Rotació en forats negres

Mesurar el gir d'una regió de l'espai sense superfície sòlida és difícil. A causa del comportament dels objectes propers, els científics han après que alguns forats negres giren, mentre que altres no. Un forat negre no giratori, conegut com a forat negre de Schwarzschild, té una singularitat i un horitzó d'esdeveniments. Els forats negres giratoris, els forats negres de Kerr, són més comuns i estan formats per una estrella en rotació col·lapsada. Tenen les mateixes parts que el Schwarzschild, més una ergosfera i un límit estàtic.

Descobrint Sagitari A*

L'any 1974, els científics van descobrir que al centre de la Via Làctia, a 25.640 anys llum de la Terra, hi ha un forat negre supermassiu anomenat Sagitari A*. Sgr A* té un gas de diversos milions de graus al seu voltant i una massa d'aproximadament quatre milions de vegades el Sol. Els científics van confirmar que Sgr A * hi era realment observant una petita estrella en òrbita, S2, entrar en la gravetat del forat negre cada 16 anys, així com les bengales que viatjaven a un 30 per cent de la velocitat de la llum.

allò que allunya les marmotes

Acreció

Quan un objecte cau cap a un forat negre, es formen deixalles fetes de gas, plasma o pols. El flux que creen s'anomena disc d'acreció. Mitjançant l'atracció gravitatòria entre ells, formen molts objectes, inclosos planetes, estrelles i forats negres. Quan el gas gira en espiral a gran velocitat cap als forats negres supermassius, els dolls de partícules d'energia surten del centre. Es creu que l'acreció té un paper en aquest procés perquè és una font d'energia més eficient.

Observant un col·lapse directe

L'any 2009, el telescopi espacial Hubble va observar l'estrella N6946-BH1 de 25 massa solars cremant un milió de vegades més brillant del normal al llarg d'uns quants mesos. L'expectativa era que es convertiria en una supernova. En canvi, va implodir i va formar un forat negre. Un col·lapse directe es produeix quan una estrella sucumbeix a la seva pròpia atracció gravitatòria mentre mor i s'enfonsa sobre si mateixa per formar un forat negre. Els científics estimen que entre el 10 i el 30 per cent de les estrelles massives fracassen així.

NCG 4889

La NASA afirma que els forats negres supermassius tenen masses superiors al milió d'energia de massa solar. Tanmateix, el forat negre de la galàxia NGC 4889 té un diàmetre d'aproximadament 130 mil milions de quilòmetres. Ha estat latent durant milers de milions d'anys, permetent que les estrelles es formin i orbitin pacíficament. Però si xoqués amb una altra galàxia, es podria reactivar. Afortunadament, aquest forat negre supermassiu es troba a 300 milions d'anys llum de distància i no és cap amenaça per a la Via Làctia o les galàxies d'Andròmeda.

Fusió de forats negres

L'any 2011, els investigadors van detectar un cas de fusió de forats negres a NGC 3393. Semblava que el forat negre del cor de la galàxia estava sent devorat per un de més gran amb només 490 anys llum entre ells. Quan els forats negres es fusionen, pot ser un fenomen violent on els objectes i la matèria es trenquen o fins i tot s'expulsen. Tanmateix, amb fusions menors com aquesta, va resultar ser un esdeveniment relativament pacífic.

El fenomen del forat blanc

Els forats negres són tan poderosos que res s'escapa del seu horitzó d'esdeveniments a menys que vagin més ràpid que la velocitat de la llum. Però, què passa amb una regió de l'espai on res pot entrar en un horitzó d'esdeveniments? Els forats blancs són el contrari teòric dels forats negres. El 2014, els físics teòrics Carlo Rovelli i Francesca Vidotto van suggerir que els forats negres morts que ja no podrien reduir-se més moririen i es convertirien en forats blancs. Encara s'estan formant preguntes i responent sobre la seva existència potencial i què passaria si es trobessin amb forats negres.