¿Qué es exactamente el agujero negro del que hablamos a menudo? ¿Qué hace un agujero negro?
Hay muchos fenómenos misteriosos en el universo, y los científicos siempre han querido encontrar las respuestas. Aunque los humanos parecen estar muy avanzados en ciencia y tecnología, en realidad no vale la pena mencionarlos en el universo. Hablando de lo más misterioso del universo, muchas personas probablemente tengan la imagen de un agujero negro en su mente. Antes, los humanos solo sabían que había planetas, estrellas y galaxias en el universo, pero no sabían qué eran los agujeros negros. Desde que se descubrió la existencia de los agujeros negros en el universo, los humanos han estado particularmente interesados en nosotros. Entendemos los agujeros negros, sentimos que los agujeros negros son misteriosos y fascinantes.
Entonces, ¿qué es exactamente un agujero negro?
La razón por la que un agujero negro se llama agujero negro es principalmente porque es un cuerpo negro que no refleja luz en absoluto. En términos generales, un agujero negro en realidad se refiere a un cuerpo celeste que existe en el. El universo exterior y su densidad son infinitamente grandes, infinitamente altas en temperatura, infinitas en la curvatura del espacio-tiempo y, lo más importante, hay una fuerte succión dentro de un agujero negro. Se dice que cualquier cosa que se acerque a él será arrastrada y arrastrada. tragado, no importa que estrellas, planetas u otros materiales extraterrestres, o incluso la luz escapen de su succión.
Según las estadísticas de los científicos, los agujeros negros representan el 90% de la masa total del universo. Se puede decir que los agujeros negros son muy comunes en el universo, pero los humanos no podemos observar directamente los agujeros negros. A simple vista, la existencia sólo puede calcularse y controlarse lateralmente mediante los medios astrofísicos existentes. Es lógico que cualquier cosa que absorba otra materia debería aumentar su tamaño, pero según las observaciones de los científicos, este no es el caso de los agujeros negros. Además, sabemos muy poco sobre los agujeros negros, por lo que los agujeros negros se han convertido en una existencia misteriosa. .
Los agujeros negros aparecieron por primera vez en la teoría general de la relatividad. En ese momento, nadie creía que los agujeros negros fueran reales. Más tarde, a medida que se fueron descubriendo gradualmente los agujeros negros en el universo, se demostró que eran reales. .
¿Cómo se descubrieron los agujeros negros?
A finales del siglo XVIII se propuso por primera vez el concepto de "agujero negro", sin embargo, en aquella época, el nombre no era "agujero negro" sino "estrella oscura". El físico británico John Michel y el matemático francés Laplace propusieron que existe un cuerpo celeste en el universo cuya gravedad es tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar de su entorno.
Posteriormente, en 1915, Einstein publicó la teoría general de la relatividad, y el astrónomo alemán Karl Schwarzschild calculó basándose en las ecuaciones del campo gravitacional de la teoría general de la relatividad que si un cuerpo esférico con una determinada masa colapsa hacia dentro En un rango específico, el campo gravitacional es tan fuerte que nada, ni siquiera la luz, puede escapar de él. Este rango específico es el radio de Schwarzschild, pero en ese momento muchos científicos no creían que existieran objetos más pequeños que el. Radio de Schwarzschild.
Luego, en 1967, el profesor John Wheeler del Departamento de Física de la Universidad de Princeton nombró a este tipo de "objeto gravitacional completamente colapsado" como "agujero negro". Luego, en 1964, los humanos descubrimos la supergigante azul Cygnus X-1 y, basándonos en su órbita, calculamos que tenía una estrella compañera invisible. Pero en ese momento, ¿había alguna duda sobre este tipo de cuerpo celeste extremadamente masivo pero invisible? ? Los agujeros negros son muy controvertidos.
En la década de 1990, los astrónomos midieron que la masa de la estrella compañera invisible en Cygnus X-1 alcanzaba 14,8 veces la masa del sol. Exceptuando los agujeros negros, era imposible explicar la masa de los astros invisibles. existen cuerpos con una masa tan grande. No fue hasta que el proyecto Event Horizon Telescope, una colaboración de científicos globales, publicó su primera fotografía del agujero negro el 10 de abril de 2019, que se confirmó la existencia del agujero negro. Sin embargo, en realidad, el agujero negro no es visible. Todo lo que el EHT observó fue sólo el agujero negro, el material interestelar brillante circundante, conocido como disco de acreción o chorro.
En la teoría general moderna de la relatividad, un agujero negro es un cuerpo celeste que existe en el universo con una densidad extremadamente alta y una densidad muy baja. Entonces, ¿cómo se forman los agujeros negros?
En pocas palabras, un agujero negro se forma por el colapso gravitacional de una estrella con suficiente masa después de que el combustible de la reacción de fusión nuclear se agota y muere.
Como todos sabemos, las estrellas inicialmente contienen solo elementos de hidrógeno. Dado que los átomos de hidrógeno en su interior sufren fisión y fusión en todo momento, y la estrella es muy masiva, los procesos de fisión y fusión ocurren en su interior. La energía generada es suficiente para competir con la atracción gravitacional de la estrella y mantener la estabilidad de la estructura de la estrella. Además, debido a la fisión y la fusión, la estructura interna de los átomos de hidrógeno también cambiará, se romperá y formará otros elementos nuevos hasta la formación de hierro. La estrella colapsará. Dado que el elemento hierro es relativamente estable y no puede participar en la fisión o fusión, sólo puede existir dentro de la estrella. Esto hace que la estrella no tenga suficiente energía para competir con la atracción gravitacional de la estrella masiva. provocando el colapso de la estrella y eventualmente formando un agujero negro.
Cuando una estrella envejece gradualmente, las reacciones termonucleares también agotan el combustible central. Además, la energía generada en el centro es menor, lo que se traduce en una fuerza insuficiente para soportar la masa de la capa exterior. La presión de la capa exterior, el núcleo comenzará a colapsar hasta que finalmente se forme una estrella con un volumen infinitamente pequeño y una densidad infinita. Y cuando su radio se reduzca a menos que el radio de Schwarzschild, nacerá un "agujero negro".
En resumen, un agujero negro es un objeto con tal curvatura del espacio-tiempo que ni siquiera la luz puede escapar de su horizonte de sucesos. Por tanto, un agujero negro es uno de los objetos más fascinantes del universo. pero también es el más esquivo.
Entonces, ¿por qué estudiar los agujeros negros?
De hecho, los agujeros negros no pueden traer nada directamente a la humanidad, pero si los humanos no lo descubrimos o lo estudiamos, entonces los humanos definitivamente no dominaremos la física más avanzada ni realizaremos los viajes en el tiempo, se puede decir. que cada descubrimiento de un campo en realidad está ampliando nuestro conocimiento. Por ejemplo, los humanos hemos estudiado desde pequeños átomos hasta el vasto universo. Y los físicos están obsesionados con los agujeros negros, principalmente porque en el proceso de estudio de los agujeros negros se puede realizar una gran idea: la posibilidad de combinar la relatividad general y la mecánica cuántica.