Objetos desconocidos del Hiperespacio
AGUJEROS NEGROS, AGUJEROS DE GUSANO Y AGUJEROS BLANCOS
¿Qué es un agujero negro?
Según la teoría general de la relatividad, un agujero negro es una región del espacio de la que nada, incluida la luz, puede escapar. Es el resultado de la abolladura del espacio-tiempo causada por una masa muy compacta. Alrededor de un agujero negro hay una superficie indetectable que marca el punto de no retorno, llamado horizonte de eventos. Se llama "negro" porque absorbe toda la luz que lo golpea, sin reflejar nada, como un cuerpo negro perfecto en termodinámica. Según la teoría de la mecánica cuántica, los agujeros negros poseen una temperatura y emiten radiación de Hawking a través de la lenta disipación de los antiprotones.
A pesar de su interior indetectable, se puede observar un agujero negro a través de su interacción con la materia. Se puede inferir un agujero negro rastreando el movimiento de un grupo de estrellas que orbitan una región en el espacio. Alternativamente, cuando el gas cae en un agujero negro estelar desde una estrella o nebulosa compañera, el gas gira en espiral hacia adentro, calentándose a temperaturas muy altas y emitiendo grandes cantidades de radiación que se pueden detectar desde los telescopios terrestres y en órbita terrestre.
Los astrónomos han identificado numerosos candidatos estelares de agujeros negros, y también han encontrado evidencia de agujeros negros supermasivos en el centro de cada galaxia. Después de observar el movimiento de las estrellas cercanas durante 16 años, en 2008 los astrónomos encontraron evidencia convincente de que un agujero negro supermasivo de más de 4 millones de masas solares se encuentra cerca de la región de Sagitario A en el centro de la galaxia Vía Láctea.
¿Cómo se forman los agujeros negros?
La mayoría de los agujeros negros se hacen cuando una estrella gigante, llamada supergigante, al menos veinte veces más grande que nuestro propio Sol muere, y deja una masa que es al menos una masa solar. Las estrellas mueren cuando se quedan sin hidrógeno u otro combustible nuclear para quemarse y comenzar a colapsar.
La muerte de una estrella supergigante se llama supernova. Las estrellas generalmente están en equilibrio, lo que significa que están haciendo suficiente energía para empujar su masa hacia afuera contra la fuerza de la gravedad. Cuando la estrella se queda sin combustible para producir energía, la gravedad se hace cargo. La gravedad empuja el centro de la estrella hacia adentro muy rápidamente (tan rápido que tendría que repetirse varios miles de veces antes de que tomara un solo segundo), y se derrumba en una pequeña bola.
El colapso es tan rápido y violento que provoca una onda expansiva, y eso hace que el resto de la estrella explote hacia afuera. Cuando la gravedad empuja la estrella hacia adentro, la presión en el centro de la estrella alcanza un nivel tan extremo que permite que moléculas más pesadas como el hierro y el carbono interactúen para liberar energía nuclear. La liberación de la energía de la estrella durante un período de tiempo muy corto (aproximadamente una hora) es tan alta que eclipsa a toda una galaxia.
La bola en el centro es tan densa (mucha masa en un espacio o volumen pequeño), que si de alguna manera pudieras recoger solo una cucharadita de material y llevarlo a la Tierra, se hundiría en el núcleo del planeta. Si la estrella original fuera lo suficientemente grande, la bola densamente compacta se llama singularidad, el núcleo de un agujero negro, pero si no fuera así, se convertiría en una estrella de neutrones o una estrella enana. Incluso sin una supernova, se formará un agujero negro cada vez que haya mucha materia en un espacio pequeño, sin suficiente energía para actuar contra la gravedad y evitar que se colapse.
Si las supernovas son tan brillantes, ¿por qué no las vemos a menudo? Realmente, por lo general, hay cientos de años entre avistamientos de supernovas a simple vista. Esto se debe a que el período de ser una supernova en el ciclo de vida de una estrella es solo unas pocas horas de los miles de millones de años en la vida de una estrella. La probabilidad (posibilidad) de mirar una estrella en el cielo y de estar en un estado supernova es igual a la relación de una hora durante varios miles de millones de años.
Vale la pena mencionar que todos los materiales más pesados como el carbono, el oxígeno, todos los metales, etc., que hacen posible la vida en la Tierra y son ingredientes de todas las criaturas vivientes, solo pueden formarse en la presión extrema en el centro de un súper estrella nueva. Así que todos somos una ceniza remanente de una estrella en explosión hace varios miles de millones de años.
También se han encontrado agujeros negros en el medio de todas las galaxias principales del universo. Estos se llaman agujeros negros supermasivos, y son los agujeros negros más grandes de todos. Se formaron cuando el Universo era muy joven, y también ayudaron a formar todas las galaxias.
Algunos agujeros negros también son responsables de hacer cosas llamadas quásares. Un quásar ocurre cuando un agujero negro consume todo el gas que lo rodea. A medida que el gas se acerca al agujero negro, se calienta a partir de un proceso llamado fricción, y brilla tan intensamente que esta luz se puede ver al otro lado del Universo. A menudo es más brillante que toda la galaxia en la que se encuentra el quásar. Cuando los astrónomos encontraron quásares por primera vez, pensaron que habían encontrado objetos cercanos a nosotros. Después de usar una técnica de medición llamada desplazamiento al rojo, descubrieron que estos quásares estaban realmente muy lejos en el universo.
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| CONEXION DE DOS ZONAS DEL UNIVERSO |
La conexión de dos zonas o regiones del universo se puede establecer en teoría a través de dos agujeros que se abren en el tejido del espacio-tiempo, de tal forma que la entrada a tal conexión o túnel es la correspondiente a un agujero negro y la salida es la correspondiente a un agujero blanco, es decir que la primera absorbe energía y la segunda emite energía, ambas en distantes regiones del universo.
Estas conexiones fueron definidas como puentes de Einstein-Rosen dentro del marco de la relatividad, pero de acuerdo a las ecuaciones de dicha teoría, estas conexiones requieren de enormes energías y son muy inestables debido a su pequeña duración en el tiempo. Sin embargo, si se abandona la exigencia de que tal puente tuviera que ser estático y que se limitara a permitir que fuera atravesable, entonces dicha conexión sería más simple, que es una propiedad de la solución de Schwarzschild, además la famosa radiación de Hawking impide que colapse durante tiempo suficiente como para permitir que un viajero lo atraviese. Estas conexiones o puentes se denominan "agujeros de gusano autosostenidos de Schwarzschild-Hawking" y como su nombre lo indica, un viajero después de ingresar por un extremo intersecando su horizonte, dispondría de algún tiempo para alcanzar el otro extremo y salir de él por su otra región asintóticamente plana. A continuación se describen detalladamente la conformación de los agujeros de gusano y de los agujeros blancos.
Estas conexiones fueron definidas como puentes de Einstein-Rosen dentro del marco de la relatividad, pero de acuerdo a las ecuaciones de dicha teoría, estas conexiones requieren de enormes energías y son muy inestables debido a su pequeña duración en el tiempo. Sin embargo, si se abandona la exigencia de que tal puente tuviera que ser estático y que se limitara a permitir que fuera atravesable, entonces dicha conexión sería más simple, que es una propiedad de la solución de Schwarzschild, además la famosa radiación de Hawking impide que colapse durante tiempo suficiente como para permitir que un viajero lo atraviese. Estas conexiones o puentes se denominan "agujeros de gusano autosostenidos de Schwarzschild-Hawking" y como su nombre lo indica, un viajero después de ingresar por un extremo intersecando su horizonte, dispondría de algún tiempo para alcanzar el otro extremo y salir de él por su otra región asintóticamente plana. A continuación se describen detalladamente la conformación de los agujeros de gusano y de los agujeros blancos.
¿Qué es un agujero de gusano?
En física, un agujero de gusano es una característica topológica hipotética del espacio-tiempo que sería, fundamentalmente, un "atajo" a través del espacio-tiempo. Un agujero de gusano es, en teoría, muy parecido a un túnel con dos extremos cada uno en puntos separados en el espacio-tiempo. Albert Einstein y Nathan Rosen en 1935 idearon por primera vez la idea de un agujero de gusano. Se dieron cuenta de que la relatividad general permite la existencia de "puentes", originalmente llamados puentes Einstein-Rosen, pero ahora conocidos como agujeros de gusano. Estos tubos espacio-temporales actúan como atajos que conectan regiones distantes del espacio-tiempo.
Vea la imagen a continuación que muestra cómo un agujero de gusano conecta agujeros negros con agujeros blancos.
No hay evidencia observacional para los agujeros de gusano, pero a nivel teórico hay soluciones válidas para las ecuaciones de la teoría de la relatividad general que contienen agujeros de gusano. Pero, suponiendo que la relatividad general sea correcta, puede haber agujeros de gusano.
¿Qué son los agujeros blancos?
Un agujero blanco, en relatividad general, es una región hipotética del espacio-tiempo a la que no se puede ingresar desde el exterior, pero de la cual pueden escapar la materia y la luz. En este sentido, es el reverso de un agujero negro, al que se puede ingresar desde el exterior, pero del que nada, incluida la luz, puede escapar. Sin embargo, es teóricamente posible que un viajero entre en un agujero negro giratorio, evite la singularidad y viaje a un agujero blanco giratorio que le permite escapar a otro universo.
Los agujeros blancos aparecen en la teoría de lo eterno junto a los agujeros negros. Además de una región de agujero negro en el futuro, tal solución de las ecuaciones de Einstein tiene una región de agujero blanco en su pasado. Sin embargo, esta región no existe para los agujeros negros que se han formado a través del colapso gravitacional, ni existen procesos físicos conocidos a través de los cuales se pueda formar un agujero blanco.
Al igual que los agujeros negros, los agujeros blancos tienen propiedades como masa, carga y momento angular. Atraen materia como cualquier otra masa, pero los objetos que caen hacia un agujero blanco nunca alcanzarían el horizonte de eventos del agujero blanco, aunque en el caso de la solución Schwarzschild mayormente extendida, discutida a continuación, el horizonte de eventos del agujero blanco en el pasado se vuelve el horizonte de eventos del agujero negro en el futuro, por lo que cualquier objeto que caiga hacia él eventualmente alcanzará el horizonte del agujero negro.
Hay teorías que sugieren que los agujeros blancos crean nuevos universos a partir de la materia que se origina en el agujero negro de otro universo.
... "Según una nueva teoría alucinante, un agujero negro es en realidad un túnel entre universos, un tipo de agujero de gusano. La materia que atrae el agujero negro no colapsa en un solo punto, como se ha predicho, sino más bien sale un "agujero blanco" en el otro extremo del negro, dice la teoría ...
¿CÓMO SE CONECTAN LOS AGUJEROS NEGROS Y LOS AGUJEROS BLANCOS A TRAVÉS DE UN AGUJERO DE GUSANO?
Los puentes de Einstein-Rosen como el que se visualizó anteriormente nunca se han observado en la naturaleza, pero brindan a los físicos teóricos y cosmólogos soluciones en relatividad general combinando modelos de agujeros negros y agujeros blancos.
¿Nuestro universo está dentro de un universo más grande? Así sugiere la investigación de los agujeros de gusano del físico teórico de Indiana University
¿Podría nuestro universo estar ubicado dentro del interior de un agujero de gusano que es parte de un agujero negro que se encuentra dentro de un universo mucho más grande?
Tal escenario en el que nace el universo desde el interior de un agujero de gusano (también llamado un puente de Einstein-Rosen) se sugiere en un artículo de la Universidad de Indiana físico teórico Nikodem Poplawski en Physics Letters B. La versión final del documento estuvo disponible en línea el 29 de marzo y se publicará en la edición de la revista el 12 de abril de 2010.
Poplawski aprovecha el sistema de coordenadas basado en Euclides llamado coordenadas isotrópicas para describir el campo gravitacional de un agujero negro y para modelar el movimiento geodésico radial de una partícula masiva en un agujero negro.
Al estudiar el movimiento radial a través del horizonte de sucesos (el límite de un agujero negro) de dos tipos diferentes de agujeros negros: Schwarzschild y Einstein-Rosen, que son soluciones matemáticamente legítimas de la relatividad general, Poplawski admite que solo el experimento o la observación pueden Revelar el movimiento de una partícula que cae en un agujero negro real. Pero también señala que, dado que los observadores solo pueden ver el exterior del agujero negro, el interior no puede observarse a menos que un observador entre o resida dentro.
"Esta condición se satisfaría si nuestro universo fuera el interior de un agujero negro existente en un universo más grande", dijo. "Debido a que la teoría general de la relatividad de Einstein no elige una orientación temporal, si se puede formar un agujero negro a partir del colapso gravitacional de la materia a través de un horizonte de eventos en el futuro, entonces el proceso inverso también es posible. Tal proceso describiría un agujero blanco en explosión : materia que emerge de un horizonte de eventos en el pasado, como el universo en expansión".
Un agujero blanco está conectado a un agujero negro por un puente de Einstein-Rosen (agujero de gusano) y es hipotéticamente la inversión de tiempo de un agujero negro. El artículo de Poplawski sugiere que todos los agujeros negros astrofísicos, no solo los agujeros negros de Schwarzschild y Einstein-Rosen, pueden tener puentes Einstein-Rosen, cada uno con un nuevo universo en su interior que se formó simultáneamente con el agujero negro.
"De eso se deduce que nuestro universo podría haberse formado dentro de un agujero negro que existe dentro de otro universo", dijo.
Al continuar estudiando el colapso gravitacional de una esfera de polvo en coordenadas isotrópicas, y al aplicar la investigación actual a otros tipos de agujeros negros, las vistas de dónde nace el universo desde el interior de un agujero negro de Einstein-Rosen podrían evitar problemas vistos por científicos con la teoría del Big Bang y el problema de pérdida de información del agujero negro que afirma que toda la información sobre la materia se pierde a medida que avanza en el horizonte de eventos, desafiando a su vez las leyes de la física cuántica. Poplawski teoriza que este modelo en coordenadas isotrópicas del universo como un agujero negro podría explicar el origen de la inflación cósmica.
Poplawski es investigador asociado en el Departamento de Física de IU. Tiene una maestría y un doctorado en física de la Universidad de Indiana y una maestría en astronomía de la Universidad de Varsovia, Polonia.
Fuente de Información: Nikodem J. Poplawski de Indiana University publicado en Physics Letters B.
