Divulgación Agujeros negros

[Lopito]

Me gustaría saber cómo es posible que puedan existir los agujeros negros.
Me planteo lo siguiente:
Si la velocidad de la luz no se puede superar,
¿Cómo es posible que la fuerza de la gravedad la supere?
Pienso, que para no dejar escapar la luz, la atracción tiene que ser más rápida, por lo que me lleva a pensar que los agujeros negros no pueden existir.
¿Quién puede sacarme de esta duda?
Muchas gracias anticipadamente.

[guibix]

Re: Agujeros negros

Hola,

No sé mucho de agujeros negros, pero algo puedo responderte.

La fuerza de la gravedad no es una velocidad, es una fuerza y la aceleración que provoca tampoco es una velocidad. Ahora bien, la luz no puede ni acelerar ni decelerar ya que siempre tiene la misma velocidad, solo se puede variar su frecuencia y/o dirección.

Por otra parte, todo punto en un campo gravitatorio tiene una velocidad de escape, que es la velocidad a la que, un objeto en ese punto del campo, puede escapar definitivamente del campo. Esa velocidad es

$v_{esc}=\sqrt{\dfrac{2GM}{r}}$

Siendo $G=6,66.10^{-11}$ la constante de gravitación universal, $M$ es la masa del objeto que crea el campo y $r$ la distancia hasta el centro de masa del objeto masivo.

No hay ningún límite conocido para la masa de un astro. Si para escapar de un campo gravitatorio se necesita velocidad y la luz siempre tiene la misma, debe poder existir un campo lo suficientemente intenso, como para que la velocidad de escape sea $c$.

$c=\sqrt{\dfrac{2GM}{r}}$

La superficie donde se cumple esta fórmula es la que se la llama "horizonte de sucesos" ya partir de aquí y más "abajo", no es que haya nada que corra más que la luz, si no que "se debería" correr más que la luz para escapar, por lo tanto, la luz tampoco escapará.

Con la fórmula anterior puedes saber que radio deberia tener un agujero negro de una masa dada, o bien que masadebería tener para un radio dado.

Por ejemplo un agujero de la masa del Sol (si pudiera existir) sería de menos de 3km de radio y un agujero negro del radio del Sol, sería de una masa de más de 500.000 soles!!

Espero haber ayudado.

Salud!!

[Raul]

Re: Agujeros negros

Mira este otro hilo es de un nivel mas avanzado pero es una pregunta similar a la que hice yo (estaba equivocado) y la respuesta es muy clara:

2o ciclo Relatividad general y modelo estandar
Empezado por Raul, 07/09/2010 22:17:33

Está en la página 2, espero que te aclare tus dudas, un saludo

[conny]

Re: Agujeros negros

La teoría de la relatividad general, hace un análisis diferente de la interacción gravitatoria. De acuerdo con esta teoría, la gravedad puede entenderse como un efecto geométrico de la materia sobre el espacio-tiempo.
Cuando una cierta cantidad de materia ocupa una región del espacio-tiempo, ésta provoca que el espacio-tiempo se deforme.
Visto así, la fuerza gravitatoria no es una misteriosa "fuerza que atrae", sino el efecto producido por la deformación del espacio-tiempo, de geometría no euclídea, sobre el movimiento de los cuerpos.
Dado que todos los objetos (según esta teoría) se mueven en el espacio-tiempo a la velocidad de la luz, al deformarse este espacio, parte de esa velocidad será desviada produciéndose aceleración en una dirección, que es la fuerza de gravedad.

[Lopito]

Re: Agujeros negros

Tengo que digerir las respuestas pero quiero dar las
gracias a todos por contestarme.

[Chacaritamanda]

Re: Agujeros negros

A que distancia se encuentra el agujero negro mas cercano de la tierra?

Saludos

[Chacaritamanda]

Re: Agujeros negros

Hola,

No sé mucho de agujeros negros, pero algo puedo responderte.

La fuerza de la gravedad no es una velocidad, es una fuerza y la aceleración que provoca tampoco es una velocidad. Ahora bien, la luz no puede ni acelerar ni decelerar ya que siempre tiene la misma velocidad, solo se puede variar su frecuencia y/o dirección.

Por otra parte, todo punto en un campo gravitatorio tiene una velocidad de escape, que es la velocidad a la que, un objeto en ese punto del campo, puede escapar definitivamente del campo. Esa velocidad es

$v_{esc}=\sqrt{\dfrac{2GM}{r}}$

Siendo $G=6,66.10^{-11}$ la constante de gravitación universal, $M$ es la masa del objeto que crea el campo y $r$ la distancia hasta el centro de masa del objeto masivo.

No hay ningún límite conocido para la masa de un astro. Si para escapar de un campo gravitatorio se necesita velocidad y la luz siempre tiene la misma, debe poder existir un campo lo suficientemente intenso, como para que la velocidad de escape sea $c$.

$c=\sqrt{\dfrac{2GM}{r}}$

La superficie donde se cumple esta fórmula es la que se la llama "horizonte de sucesos" ya partir de aquí y más "abajo", no es que haya nada que corra más que la luz, si no que "se debería" correr más que la luz para escapar, por lo tanto, la luz tampoco escapará.

Con la fórmula anterior puedes saber que radio deberia tener un agujero negro de una masa dada, o bien que masadebería tener para un radio dado.

Por ejemplo un agujero de la masa del Sol (si pudiera existir) sería de menos de 3km de radio y un agujero negro del radio del Sol, sería de una masa de más de 500.000 soles!!

Espero haber ayudado.

Salud!!

Hola te quiero hacer una pregunta sobre la primer formula que escribiste. "Veec" ? Osea lo que escribiste antes del = . Que significa eso?

Saludos !!

[_L_]

Re: Agujeros negros

Es la no dice Veec sino Vesc es decir velocidad de escape. La energia potencial asociada al campo gravitatorio es negativa asi que la maxima energia potencial es 0, que por ser el potencial inversamente proporcional a la distancia es el infinito, es decir donde el campo al ser inversamente proporcional tambien a la distancia es 0. Es decir La energia potencial en un punto en el que ya no hay campo, luego no hay fuerzas, luego se escapo del campo gravitatorio.

No es mas que hacer conservacion de la energia, cuanta energia cinetica necesitamos para mandar algo a donde el potencial sea 0, pues sale Energia potencial inicial + Enercia cinetica = energia potencial final = 0

Luego

Energia cinetica=-Energia potencial inicial //// que como te dije es negativa asi que no hay problema. De ahi se deduce la velocidad de escape. Como se observa se simplifican las masas del objeto que queremos "escapar" y sube el dos del 1/2 de la energia cinetica, y luego la raiz. ^_^

[_L_]

Re: Agujeros negros

La teoría de la relatividad general, hace un análisis diferente de la interacción gravitatoria. De acuerdo con esta teoría, la gravedad puede entenderse como un efecto geométrico de la materia sobre el espacio-tiempo.
Cuando una cierta cantidad de materia ocupa una región del espacio-tiempo, ésta provoca que el espacio-tiempo se deforme.
Visto así, la fuerza gravitatoria no es una misteriosa "fuerza que atrae", sino el efecto producido por la deformación del espacio-tiempo, de geometría no euclídea, sobre el movimiento de los cuerpos.
Dado que todos los objetos (según esta teoría) se mueven en el espacio-tiempo a la velocidad de la luz, al deformarse este espacio, parte de esa velocidad será desviada produciéndose aceleración en una dirección, que es la fuerza de gravedad.

Efectivamente para los que jamas escucharon esto, es bonita la metafora, supongamos un espacio en 2D como una sabana y colocamos pelotas en la sabana (planetas) Estos causaran una deformacion y los objetos que se encuentren en ese rango caeran hacia ellos para perder energia potencial (cosa a la que tienden las cosas en este universo),

bien ahora supongamos que una pelota mas pequeña que otra entra con la velocidad apropiada justo de lado por la deformacion y si la sabana no tiene rozamientos girara a su alrededor (orbitara)

Ahora supongamos una bola muy muy pesada de plomo y muy pequeña que hace una tremenda deformacion de profunda tanto como para romper la sabana esta muy deformado, puede que la mayor velocidad que exista en este universo de 2D no sea suficiente como para orbitar a su alrededor, eso ocurre con el agujero negro.

La velocidad necesaria para orbitar a una distancia se saca de Fcentripeta=Fgravitatoria

Y como veis es proporciona a la raiz de la masa(muy alta en un agujero negro) y inversamente proporcional a la distancia (eso depende de lo cerca que estemos)

[Lopito]

Re: Agujeros negros

Pero si el espacio es negro y los agujeros también, ¿Quién los ha visto?
¿Se puede demostrar sólo porque han visto un planeta orbitando alrededor de nada?
¿Y no será una estrella apagada?
Cuando a nuestro sol se le acabe el combustible, será oscuro pero no un agujero negro.

[pod]

Re: Agujeros negros

Pero si el espacio es negro y los agujeros también, ¿Quién los ha visto?
¿Se puede demostrar sólo porque han visto un planeta orbitando alrededor de nada?
¿Y no será una estrella apagada?
Cuando a nuestro sol se le acabe el combustible, será oscuro pero no un agujero negro.

Cuando al sol se le acabe el combustible, será rojo, no negro.

Por otra parte, "agujero negro" sólo es un nombre. No se refiere a que realmente sean de color negro. De hecho, no tendrían color ya que no sale luz de ellos.

Las detección de agujeros negros se basa en detectar sus efectos gravitatorios. No sólo al ver que algo "orbita al rededor de nada", sino porque el tamaño de ese algo es muy pequeño, de forma que la densidad será tan grande que sólo un agujero negro podría explicarlo.

[_L_]

Re: Agujeros negros

ademas eso de color, no significa negro , cuando el sol se apague:

1- Igual que los planetas brillara
2-Que no emita luz no quiere decir que no se pueda ver, podemos lanzar ondas(luz) para verlo, o al menos ver que algo ocurre con essas ondas, en el caso del agujero eso no pasa

[Buscon]

Re: Agujeros negros

2-Que no emita luz no quiere decir que no se pueda ver, podemos lanzar ondas(luz) para verlo, o al menos ver que algo ocurre con essas ondas, en el caso del agujero eso no pasa

¿Y sería posible que un día tengamos que ampliar el rango electromágnetico y entonces si podamos "ver" un agujero negro?

[andrewcraig]

Re: Agujeros negros

Efectivamente para los que jamas escucharon esto, es bonita la metafora, supongamos un espacio en 2D como una sabana y colocamos pelotas en la sabana (planetas) Estos causaran una deformacion y los objetos que se encuentren en ese rango caeran hacia ellos para perder energia potencial (cosa a la que tienden las cosas en este universo),

bien ahora supongamos que una pelota mas pequeña que otra entra con la velocidad apropiada justo de lado por la deformacion y si la sabana no tiene rozamientos girara a su alrededor (orbitara)

Ahora supongamos una bola muy muy pesada de plomo y muy pequeña que hace una tremenda deformacion de profunda tanto como para romper la sabana esta muy deformado, puede que la mayor velocidad que exista en este universo de 2D no sea suficiente como para orbitar a su alrededor, eso ocurre con el agujero negro.

La velocidad necesaria para orbitar a una distancia se saca de Fcentripeta=Fgravitatoria

Y como veis es proporciona a la raiz de la masa(muy alta en un agujero negro) y inversamente proporcional a la distancia (eso depende de lo cerca que estemos)

El que se postule una curvatura espacio temporal causada por la masa, ¿No termina de explicar la naturaleza de la fuerza verdad? Esa analogía tan socorrida de la sábana, explica la fuerza de la gravedad usando la gravedad, siempre he tenido esa duda...

[polonio]

Re: Agujeros negros

¿Y sería posible que un día tengamos que ampliar el rango electromágnetico y entonces si podamos "ver" un agujero negro?

No. No tiene nada que ver. Si la luz (las ondas electromagnéticas) no pueden escapar (tengan la frecuencia que tengan) no se pueden "ver".

Por otra parte, el rango de frecuencias electromagnéticas no se puede "ampliar" por abajo porque tenemos un límite inferior que es frecuencia cero: cuando no hay radiación (no existen frecuencias negativas, no se puede oscilar menos veces que ninguna por segundo).