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Agujeros negros, curiosidades matemáticas

Hace poco más de un año, en abril del 2019, el equipo del Telescopio del Horizonte de Eventos (EHT, por sus siglas en inglés) mostró al mundo la primera imagen de un agujero negro o, mejor dicho, de su sombra.

Para comprender su mecanismo, hace falta remontarse a la Teoría General de la Relatividad, Albert Einstein planteó unas ecuaciones que detallan la relación entre la geometría del espacio y la distribución de masa del universo. Clásicamente, una masa ejerce una fuerza gravitatoria sobre otra, que se mueve por el espacio debido a esa fuerza. Pero las ecuaciones de Einstein implican que no es una masa, sino la materia-energía, quien dice al espacio-tiempo que se curve y el espacio-tiempo le dice a la materia cómo moverse.

Un mes después de la presentación de su trabajo, Einstein recibió una carta enviada del entonces director del Observatorio Astronómico de Potsdam, el físico alemán Karl Schwarzschild, que obtuvo una solución exacta para describir la atracción gravitatoria de una estrella sobre otros objetos, como pueden ser los planetas. Consistía en reproducir la Ley de la Gravitación Universal desde las ecuaciones de la Relatividad General, pero con curvaturas espacio-temporales.

Las soluciones de Schwarzschild tenían una peculiaridad. Si la estrella central se comprimía lo suficiente, a cierta distancia, empezaban a ocurrir cosas extrañas. Para explicarlo, imaginemos que queremos escapar de la Tierra. Según Einstein, nuestro planeta, debido a su masa, está curvando el espacio-tiempo y, para poder salir, tenemos que vencer esa curvatura. Imaginemos ahora que el coche queda atrapado en un hoyo. Si el hoyo no es muy profundo, basta pisar el acelerador para poder salir y continuar el viaje.

Sin embargo, en un agujero negro esto no es tan sencillo. En los agujeros negros, la deformación del espacio-tiempo es tan tremenda que la luz emitida desde la superficie de la estrella volvería hacia el interior de esta, de modo que nada, ni siquiera la luz, podría escapar.

Durante la guerra, Oppenheimer y Einstein trabajaron juntos en el proyecto Manhattan, que daría lugar la bomba atómica que usarían los aliados para bombardear Hiroshima y Nagasaki. No sabemos si tuvieron alguna conversación acerca de estas soluciones peculiares pero no existe ninguna evidencia escrita al respecto. No se volvió a publicar o a hablar de ello hasta casi 20 años más tarde. El término agujero negro se empezó a usar en revistas de divulgación a principios de los años sesenta y fue finalmente adoptado por los científicos en 1967.

La imagen que pudimos ver el pasado año corrobora la existencia de estos objetos, de los que solo se tenían evidencias indirectas. El tamaño y la forma de la imagen coinciden con los esperados y el resultado fue presentado al mundo entero como otro éxito de la Teoría de la Relatividad de Einstein. Sin embargo, la mera existencia de agujeros negros es una prueba de que esta teoría es incompleta.

Leer más:

https://elpais.com/ciencia/2020-05-06/agujeros-negros-curiosidades-matematicas.html

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