¿Qué son los agujeros negros en el universo?
Ahora los científicos han analizado que no hay agujeros negros en el universo. Esto necesita más pruebas, pero académicamente podemos tener opiniones diferentes.
Primero, explica la imagen de un agujero negro:
Un agujero negro tiene una fuerza gravitacional enorme e incluso la luz se siente atraída por él. Hay un enorme campo gravitacional escondido en el agujero negro. Este campo gravitacional es tan grande que nada, ni siquiera la luz, puede escapar de la palma del agujero negro. Un agujero negro no permite que el mundo exterior vea nada dentro de sus límites, razón por la cual estos objetos se denominan "agujeros negros". No podemos observarlo a través del reflejo de la luz y sólo podemos conocer un agujero negro indirectamente a través de los objetos que lo rodean y que se ven afectados por él. Se especula que los agujeros negros son restos de estrellas muertas o nubes de gas en explosión, creadas cuando colapsó una supergigante masiva especial.
Explícalo desde una perspectiva física:
Un agujero negro es en realidad un planeta (similar a un planeta), pero su densidad es muy, muy alta, y los objetos cercanos a él lo harán. Estar limitado por su gravedad (es decir, al igual que la gente en la Tierra no puede volar), no importa qué tan rápido vayas, no podrás escapar. Para la Tierra, volar a la segunda velocidad cósmica (11,2 km/s) puede escapar de la Tierra, pero para un agujero negro, su tercera velocidad cósmica es tan grande que excede la velocidad de la luz, por lo que ni siquiera la luz puede escapar, por lo que La luz entrante no se refleja y nuestros ojos no ven más que oscuridad.
Debido a que los agujeros negros son invisibles, algunas personas siempre se han preguntado si los agujeros negros realmente existen. Si realmente existen, ¿dónde están?
El proceso de un agujero negro es similar al de una estrella de neutrones. El núcleo de la estrella se contrae rápidamente por su propio peso y explota violentamente. Cuando toda la materia del núcleo se convierte en neutrones, el proceso de contracción se detiene inmediatamente y se comprime formando un planeta denso. Pero en el caso de un agujero negro, debido a que la masa del núcleo de la estrella es tan grande que el proceso de contracción continúa sin fin, los propios neutrones se muelen hasta convertirlos en polvo bajo la atracción de la gravedad misma, y lo que queda es materia con una densidad inimaginable. Todo lo que se acerque a él será absorbido y el agujero negro se convertirá en una especie de aspiradora.
Para comprender la dinámica de los agujeros negros y cómo impiden que todo lo que hay en su interior escape de sus límites, debemos analizar la relatividad general. La relatividad general es la teoría de la gravedad creada por Einstein y se aplica a planetas, estrellas y agujeros negros. Esta teoría, propuesta por Einstein en 1916, explica cómo el espacio y el tiempo se distorsionan ante la presencia de objetos masivos. En pocas palabras, la relatividad general dice que la materia curva el espacio y la curvatura del espacio, a su vez, afecta el movimiento de los objetos que se mueven a través del espacio.
Veamos cómo funciona el modelo de Einstein. Primero considere que el tiempo (las tres dimensiones del espacio son largo, ancho y alto) es la cuarta dimensión en el mundo real (aunque es difícil dibujar otra dirección además de las tres direcciones habituales, puede intentar imaginarla). En segundo lugar, consideremos que el espacio y el tiempo son la superficie de un enorme lecho de muelles tenso que se utiliza en las actuaciones de gimnasia.
La teoría de Einstein afirma que la masa curva el tiempo y el espacio. También podríamos poner una piedra grande sobre el lecho de una cama de muelles para ilustrar esta escena: el peso de la piedra hace que la cama tensa se hunda un poco. Aunque la superficie del somier es básicamente plana, el centro es ligeramente cóncavo. Si pones más piedras en el centro del somier, tendrá un mayor efecto y hará que la cama se hunda más. De hecho, cuantas más piedras haya, más se flexionará el lecho de muelles.
Del mismo modo, los objetos masivos en el universo distorsionarán la estructura del universo. Así como 10 piedras pueden doblar un lecho de resortes más que 1 piedra, un objeto con una masa mucho mayor que el sol puede doblar el espacio más que un objeto con una masa de un sol o menos.
Si se hace rodar una pelota de tenis sobre un lecho de resortes tenso, se moverá en línea recta. Por el contrario, si pasa por un lugar cóncavo, su recorrido es arqueado. Del mismo modo, los cuerpos celestes seguirán moviéndose en línea recta al pasar por zonas planas del espacio-tiempo, mientras que los cuerpos celestes que pasen por zonas curvas se moverán en trayectorias curvas.
Ahora observemos el impacto de un agujero negro en la región espacio-temporal circundante. Imaginemos colocar una piedra muy pesada sobre un lecho de manantiales para representar un agujero negro muy denso. Naturalmente, las piedras tendrán un gran impacto en la superficie de la cama, no solo provocando que la superficie se doble y se hunda, sino que también provocarán que la superficie de la cama se rompa.
Una situación similar puede ocurrir en el universo. Si existieran agujeros negros en el universo, la estructura del universo se desgarraría. Esta ruptura en el tejido del espacio-tiempo se llama singularidad o singularidad espacio-temporal.
Ahora veamos por qué nada puede escapar de un agujero negro. Así como una pelota de tenis que rueda sobre un colchón de resortes cae en un agujero profundo creado por una gran roca, un objeto que pasa a través de un agujero negro quedará atrapado en su trampa gravitacional. Además, salvar objetos desfavorables requiere energía infinita.
Como ya hemos dicho, nada puede entrar en un agujero negro y escapar de él. Pero los científicos creen que los agujeros negros liberan energía lentamente. El famoso físico británico Hawking demostró en 1974 que los agujeros negros tienen una temperatura distinta de cero y son más calientes que su entorno. Según los principios de la física, todos los objetos con una temperatura superior a la de su entorno liberarán calor, y los agujeros negros no son una excepción. Un agujero negro emitirá energía durante millones de billones de años. La energía liberada por el agujero negro se llama radiación de Hawking. Cuando un agujero negro disipa toda su energía, desaparece.
El agujero negro entre el espacio y el tiempo ralentiza el tiempo y hace que el espacio sea elástico, mientras se traga todo lo que pasa a través de él. En 1969, el físico estadounidense John Wheeler llamó a este insaciable espacio "agujero negro".
Todos sabemos que los agujeros negros no pueden reflejar la luz, entonces ¿por qué nos preocupamos? t: ¿Qué hospital es? ¿Hacer una copia de 5? ⒐?¿Cuál es el título del libro? ¿Qué pasó con la cama? ¿Berenjena litigiosa?乽Mü? ¿Cuál es la tumba de Ye? ¿Qué pasó? ¿Qué pasó con el vinagre? ¿Quitar la palanca? ⒚ ⒚ ⒚ ⒚ ⒚ ⒚ ⒚ ⒚ ⒚ ¿Eh?
Hawking señaló que la fuente de material radiactivo de los agujeros negros es un tipo de partículas sólidas, que se producen en pares en el espacio y no siguen las leyes físicas habituales. Además, después de que estas partículas colisionen, algunas desaparecerán en el vasto espacio. En términos generales, es posible que no tengamos la oportunidad de ver estas partículas antes de que desaparezcan.
Hawking también señaló que cuando se produce un agujero negro, las partículas reales aparecerán en pares en consecuencia. Una de las partículas reales será absorbida por el agujero negro, otra escapará y un montón de partículas reales que escapen parecerán fotones. Para un observador, ver escapar partículas reales es como ver la luz de un agujero negro.
Para citar a Hawking, "un agujero negro no es tan negro como se cree". En realidad, emite muchos fotones.
Según la ley de Einstein de conservación de la energía y la masa. Cuando un objeto pierde energía, también pierde masa. Los agujeros negros también obedecen a las leyes de conservación de la energía y la masa. Cuando un agujero negro pierde energía, deja de existir. Hawking predijo que en el momento en que el agujero negro desaparezca, se producirá una violenta explosión, liberando energía equivalente a un millón de bombas de hidrógeno.
Pero no mires con anticipación y pienses que verás un espectáculo de fuegos artificiales. De hecho, después de que un agujero negro explota, la energía liberada es muy grande y puede ser perjudicial para el cuerpo. Además, el tiempo de liberación de energía también es muy largo, entre mil millones y 20 mil millones de años, lo que es más largo que la historia de nuestro universo. Se necesitarán billones de años para que la energía se disipe por completo.
El "agujero negro" se imagina fácilmente como un "gran agujero negro", pero no lo es. El llamado "agujero negro" es un cuerpo celeste cuyo campo gravitacional es tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar.
Según la relatividad general, los campos gravitacionales curvan el espacio-tiempo. Cuando una estrella es grande, su campo gravitacional tiene poca influencia en el espacio-tiempo, y la luz emitida desde un determinado punto de la superficie de la estrella puede emitirse en cualquier dirección en línea recta. Cuanto menor sea el radio de la estrella, mayor será el efecto de curvatura en el espacio-tiempo circundante, y la luz emitida en ciertos ángulos regresará a la superficie de la estrella a lo largo del espacio curvo.
Cuando el radio de la estrella es inferior a un determinado valor (llamado "radio de Schwarzschild" en astronomía), la luz emitida por el plano vertical será incluso captada. En este punto, la estrella se convierte en un agujero negro. Llamarlo "negro" significa que una vez que algo cae, nada puede escapar, incluida la luz. De hecho, los agujeros negros son realmente "invisibles", de lo que hablaremos más adelante.
Entonces, ¿cómo se forman los agujeros negros? De hecho, al igual que las enanas blancas y las estrellas de neutrones, es probable que los agujeros negros evolucionen a partir de estrellas.
Cuando una estrella envejece, sus reacciones termonucleares han agotado el combustible (hidrógeno) del centro, y la energía generada en el centro está casi agotada. De esta manera ya no es lo suficientemente fuerte para soportar el enorme peso de la maleta.
Por lo tanto, bajo la fuerte presión de la capa exterior, el núcleo comienza a colapsar hasta que finalmente se forma una estrella pequeña y densa, que es capaz de equilibrar la presión nuevamente.
Las estrellas con masas más pequeñas evolucionan principalmente hacia enanas blancas, mientras que las estrellas con masas más grandes pueden formar estrellas de neutrones. Según los cálculos de los científicos, la masa total de una estrella de neutrones no puede ser superior a tres veces la masa del sol. Si excede este valor, no habrá fuerza para competir con su propia gravedad y se producirá otro gran colapso.
Esta vez, según especulan los científicos, la materia avanzará inexorablemente hacia el punto central hasta convertirse en un pequeño volumen y tiende a ser muy denso. Y cuando su radio se reduce hasta cierto punto (debe ser menor que el radio de Schwarzschild), como mencionamos anteriormente, la enorme gravedad impide incluso que se emita luz, cortando así todas las conexiones entre la estrella y el mundo exterior - a El " "Agujero negro" nació.
En comparación con otros cuerpos celestes, los agujeros negros son demasiado especiales. Por ejemplo, los agujeros negros son invisibles y no pueden observarse directamente. Incluso los científicos sólo pueden hacer varias conjeturas sobre sus estructuras internas. Entonces, ¿cómo se esconden los agujeros negros? La respuesta es: espacio curvo. Como todos sabemos, la luz viaja en línea recta. Esto es sentido común básico. Pero según la relatividad general, el espacio se curvará bajo la influencia del campo gravitacional. En este momento, aunque la luz todavía viaja a lo largo de la distancia más corta entre dos puntos cualesquiera, no es una línea recta, sino una curva. En sentido figurado, parece que la luz debería viajar en línea recta, pero la fuerte gravedad la aleja de su dirección original.
En la Tierra, esta curvatura es pequeña porque el campo gravitacional es pequeño. Alrededor de un agujero negro, esta deformación espacial es muy grande. De esta manera, incluso si la luz emitida por la estrella es bloqueada por el agujero negro, aunque parte de ella caerá en el agujero negro y desaparecerá, la otra parte de la luz evitará el agujero negro en el espacio curvo y alcanzará el tierra. Así podemos observar fácilmente el cielo estrellado detrás del agujero negro, como si el agujero negro no existiera. Esta es la invisibilidad de los agujeros negros.
Lo que es aún más interesante es que algunas estrellas no sólo envían energía luminosa directamente a la Tierra, sino que también envían luz en otras direcciones. Esta luz puede ser refractada por la fuerte gravedad de los agujeros negros cercanos y llegar a la Tierra. . De esta forma, no sólo podremos ver la “cara” de la estrella, sino también su costado e incluso su espalda!
Los "agujeros negros" son sin duda una de las teorías astronómicas más desafiantes y apasionantes de este siglo. Muchos científicos están trabajando arduamente para desentrañar su misterio y constantemente se proponen nuevas teorías. Sin embargo, estos últimos resultados de la astrofísica contemporánea no se pueden explicar aquí claramente en pocas palabras. Los amigos interesados pueden consultar los trabajos especiales.
Los agujeros negros se pueden dividir en dos categorías según su composición. Uno es un agujero negro de energía oscura y el otro es un agujero negro físico. Los agujeros negros de energía oscura se componen principalmente de una enorme energía oscura que gira a gran velocidad y no hay una masa enorme en su interior. La enorme energía oscura gira a una velocidad cercana a la velocidad de la luz, creando una enorme presión negativa en su interior y tragando objetos, formando así un agujero negro. Consulte "Teoría del universo de los agujeros negros" para obtener más detalles. Los agujeros negros de energía oscura son la base para la formación de galaxias, así como de cúmulos de galaxias y cúmulos de galaxias. Un agujero negro físico se forma por el colapso de uno o más cuerpos celestes y tiene una masa enorme. Cuando la masa de un agujero negro físico es igual o mayor que la masa de una galaxia, lo llamamos agujero negro singular. Los agujeros negros de energía oscura son muy grandes y pueden llegar a ser tan grandes como el sistema solar. Pero los agujeros negros físicos son muy pequeños y pueden convertirse en singularidades.
Lian Sheng
Traducción de Ramesh Narayan y Elliot Quartal
Los agujeros negros generalmente se descubren porque se acumulan en el gas. Se genera radiación a su alrededor, un proceso llamado acreción. . La eficiencia con la que el gas a alta temperatura irradia energía térmica afectará seriamente las características geométricas y dinámicas del flujo de acreción. Se han observado discos delgados con alta eficiencia de radiación y discos gruesos con baja eficiencia de radiación. A medida que el gas en acreción se acerca al agujero negro central, su radiación es extremadamente sensible a la rotación del agujero negro y a la presencia de un horizonte de sucesos. Los análisis fotométricos y espectroscópicos de agujeros negros en acreción proporcionan pruebas sólidas de la existencia de agujeros negros en rotación y horizontes de sucesos. Las simulaciones numéricas también muestran que a menudo se producen chorros relativistas en los agujeros negros en acreción, impulsados en parte por la rotación del agujero negro.
Los astrofísicos usan la palabra "acreción" para describir el flujo de materia hacia un cuerpo gravitacional central o un sistema de materia que se extiende centralmente. La acreción es uno de los procesos más comunes en astrofísica, y es precisamente a causa de la acreción que se forman muchas estructuras comunes a nuestro alrededor.
En el universo primitivo, las galaxias se formaban cuando el gas fluía hacia los centros de los pozos de potencial gravitacional causados por la materia oscura. Incluso hoy en día, las estrellas se forman a partir de nubes de gas que colapsan y se fragmentan bajo su propia gravedad, y luego se acumulan a partir del gas circundante. Los planetas, incluida la Tierra, también se formaron a partir de la acumulación de gas y rocas alrededor de estrellas recién formadas. Pero cuando el objeto central es un agujero negro, la acreción es más espectacular.
Sin embargo, los agujeros negros no lo absorben todo. También emiten protones al exterior.
Explosión de agujeros negros
Los agujeros negros brillarán, se reducirán de tamaño e incluso explotarán. Cuando el físico británico Stephen Hawking acuñó este lenguaje en 1974, toda la comunidad científica quedó consternada. Alguna vez se pensó que los agujeros negros eran el destino final del universo: nada podía escapar de ellos. Devoran gas y estrellas, aumentando su masa, por lo que el volumen del vacío sólo aumenta. La teoría de Hawking es un salto de pensamiento impulsado por la inspiración. Combinó la relatividad general y la teoría cuántica. Descubrió que el campo gravitacional alrededor de un agujero negro libera energía, consumiendo simultáneamente la energía y la masa del agujero negro. Esta "radiación de Hawking" es insignificante para la mayoría de los agujeros negros, mientras que los agujeros negros pequeños irradian energía a velocidades extremadamente altas hasta que el agujero negro explota.
Maravillosos agujeros negros cada vez más pequeños
Cuando una partícula escapa de un agujero negro sin devolver la energía prestada, el agujero negro perderá una cantidad igual de energía de su campo gravitacional, fórmula E de Einstein Stein = MC 2 establece que una pérdida de energía resultará en una pérdida de masa. Entonces el agujero negro se volverá más ligero y más pequeño.
Hervir hasta la destrucción
Todos los agujeros negros se evaporan, pero los agujeros negros grandes hierven muy lentamente y su radiación es débil y difícil de detectar. Pero a medida que el agujero negro se hace más pequeño, este proceso se acelera y, finalmente, se sale de control. A medida que un agujero negro se vuelve insignificante, la gravedad se vuelve más pronunciada, produciendo más partículas que escapan y robando más energía y masa del agujero negro. El agujero negro se hace cada vez más pequeño, lo que hace que se evapore cada vez más rápido y el aura circundante se vuelve más brillante y caliente. Cuando la temperatura alcance los 10 o 15 grados centígrados, el agujero negro será destruido por una explosión.
Artículo sobre agujeros negros:
Desde la antigüedad, los seres humanos han soñado con volar hacia el cielo azul, pero nadie sabe que hay un enorme espacio negro más allá del cielo azul. . Hay luz, agua y vida en este espacio. Nuestra hermosa tierra es una de ellas. Aunque el universo es tan colorido, también es peligroso. Asteroides, gigantes rojas, explosiones de supernovas, agujeros negros...
Los agujeros negros, como su nombre indica, son sustancias invisibles con superatracción. Desde que Einstein y Hawking especularon y teorizaron sobre la existencia de esta sustancia, los científicos han estado buscando evitar la destrucción de nuestro planeta.
Tal vez te preguntarás, ¿cuál es la relación entre los agujeros negros y la destrucción de la tierra? Déjame decirte que tiene mucho que ver. Lo entenderás una vez que lo conozcas.
Un agujero negro es en realidad una masa de materia con una fuerte fuerza gravitacional (hasta ahora no se ha encontrado materia con una fuerza gravitacional mayor), formando un pozo profundo. Se forma por el continuo colapso de una estrella muy masiva y densa. Cuando el núcleo material dentro de una estrella es extremadamente inestable, se formará un punto aislado llamado "singularidad" (consulte la teoría general de la relatividad de Einstein para obtener más detalles). Absorbe todo lo que entra en su horizonte y nada puede escapar de él (incluida la luz). No tiene una forma específica y no se puede ver. Sólo pudo determinar su existencia basándose en la orientación de los planetas circundantes. Tal vez grites de horror por su misterio, pero no hay necesidad de preocuparte demasiado. Aunque tiene un gran atractivo, también es una prueba importante para juzgar su estado. Incluso si tuviera un impacto en material muy cercano a la Tierra, todavía tendríamos mucho tiempo para salvarlo porque sus "límites oficiales" todavía estarían lejos de nosotros en ese punto. Y la mayoría de las estrellas se convertirán en estrellas de neutrones o enanas blancas después de colapsar. Pero esto no significa que podamos relajar nuestra vigilancia (¿quién sabe si seremos absorbidos en el próximo momento?), que es una de las razones por las que los humanos lo estudian.
Hemos aprendido sobre su aterradora atracción, pero nadie sabe lo que es ser absorbido. Los académicos y científicos también discrepan y tienen opiniones diferentes. Se pensó que las sustancias que inhalaba serían destruidas.
Otros creen que los agujeros negros son puertas de entrada a otro universo. No sabemos qué pasará después de ser inhalado, ¡tal vez solo las sustancias que se inhalan puedan entenderlo!
Los agujeros negros son sólo uno entre miles de misterios, pero no sabemos cuánto tiempo llevará descubrir solo algunos de sus secretos. El poder de una generación es limitado, pero el poder de millones de generaciones seguramente tendrá éxito. Creo que en un futuro próximo, nosotros y nuestros descendientes exploraremos por completo los misterios de los agujeros negros y del universo entero.
Las estrellas, las enanas blancas, las estrellas de neutrones, los quarks y los agujeros negros son cinco tipos de estrellas con densidades similares. Por supuesto, las estrellas son las menos densas y los agujeros negros son la forma suprema de materia. BIGBANG ocurrirá después del agujero negro y comenzará un nuevo ciclo después de que se libere la energía.
Además, un agujero negro es un lugar donde se pierden los correos electrónicos o los anuncios de grupos de noticias en una red.