¿Cómo se forman los agujeros negros?

Según la relatividad general, los campos gravitacionales curvan el espacio-tiempo. Cuando una estrella es grande, su campo gravitacional tiene poco impacto 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 pequeño hasta un valor específico (llamado "radio de Schwarzschild" en astronomía), incluso la luz emitida desde el plano vertical es capturada. En este punto, la estrella se convierte en un agujero negro. Decir que es "negro" significa que es como un pozo sin fondo en el universo. Una vez que se deja caer cualquier sustancia, parece imposible escapar. 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.

Hemos introducido en detalle el proceso de formación de enanas blancas y estrellas de neutrones. A medida que una estrella envejece, sus reacciones termonucleares han agotado el combustible (hidrógeno) del centro y la energía generada en el centro se está agotando. 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 las especulaciones de los científicos, la materia marchará inexorablemente hacia el punto central hasta convertirse en un “punto” con volumen cero y densidad infinita. Y cuando su radio se reduce hasta cierto punto (radio de Schwarzschild), como mencionamos anteriormente, la enorme gravedad impide incluso la emisión de luz, cortando así todas las conexiones entre la estrella y el mundo exterior: así nació un "agujero negro".

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 teoría general de la relatividad, 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 forma, 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. Ésta 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 sus costados ¡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.

Agujero negro

Un agujero negro es un lugar con una gravedad tan fuerte que nada puede escapar de él, ni siquiera la luz. Los agujeros negros pueden surgir de la "muerte" de estrellas masivas.

Cuando una estrella masiva agota su combustible nuclear y alcanza su estado final de evolución, la estrella se vuelve inestable y colapsa bajo la influencia de la gravedad. El peso de la Estrella de la Muerte es comprimido violentamente hacia adentro en todas direcciones. Cuando la fuerza gravitacional es tan fuerte que no hay otra fuerza repulsiva que se le oponga, la estrella quedará aplastada hasta formar un punto aislado, llamado "singularidad".

Los detalles sobre la estructura de un agujero negro se pueden calcular utilizando la teoría general de la relatividad de Einstein, que explica que la gravedad curva el espacio y ralentiza los relojes. La singularidad es el centro de un agujero negro, alrededor del cual existe una fuerte fuerza gravitacional. Normalmente, la superficie de un agujero negro se denomina horizonte de sucesos, horizonte de sucesos o "radio de Schwarzschild de un agujero negro esférico estático". Es el límite entre aquellos eventos espacio-temporales que pueden comunicarse con eventos distantes y aquellos que no pueden transmitirse porque las señales son capturadas por fuertes campos gravitacionales. Debajo del horizonte de sucesos, la velocidad de escape es mayor que la velocidad de la luz. Se trata de un fenómeno celeste que no ha sido observado ni confirmado por humanos, pero que ha sido bien estudiado en modelos matemáticos por algunos astrónomos teóricos como Hawking.

Hay un enorme campo gravitacional escondido en la cueva. 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.

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-tiempo es la superficie de un enorme lecho de muelles tenso que se utiliza en 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 superficie de 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 rocas pueden doblar un lecho de resortes más que 1, un cuerpo 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, rescatar objetos siniestros requiere energía ilimitada.

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 un agujero negro es invisible porque no puede reflejar la luz. En nuestra mente, los agujeros negros pueden parecer distantes y oscuros. Pero el famoso físico británico Hawking cree que los agujeros negros no son tan negros como la mayoría de la gente piensa. Según las observaciones de los científicos, hay radiación alrededor del agujero negro y es probable que provenga del agujero negro, lo que significa que es posible que el agujero negro no sea tan negro como se imaginaba.

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 partículas reales escapar 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, se necesita mucho tiempo para liberar energía, a veces entre mil millones y 20 mil millones de años, que es más que la historia de nuestro universo, y se necesitan billones de años para que la energía se disipe por completo.

Recientemente, astrónomos internacionales descubrieron por primera vez hasta 21 agujeros negros "quásares" en una región estrecha del universo a través de una reciente observación realizada por el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA.

Este importante descubrimiento confirma positivamente por primera vez las especulaciones en el campo de la astronomía sobre la existencia generalizada de un gran número de agujeros negros invisibles en el universo desde hace muchos años. La evidencia suficiente hace que la gente crea que, de hecho, hay varias cosas por descubrir en el vasto universo.

La enorme fuente actual de gravedad: el grupo de agujeros negros "quasar". Los detalles de este último descubrimiento se publicaron en la edición del 4 de agosto de 2005 de Nature.

Cuásares "ocultos"

Sabemos que, en realidad, los agujeros negros en el universo no pueden observarse directamente debido a su gravedad extremadamente fuerte, que incluso la luz es fuertemente atraída y ligada.

Para confirmar la evidencia de la existencia de objetos con agujeros negros, los astrónomos han descubierto mediante investigaciones que el comportamiento del material alrededor de los agujeros negros tiene su propio comportamiento específico: en el espacio alrededor de los agujeros negros, los materiales gaseosos tienen temperaturas ultraaltas, y después Al ser fuertemente acelerados por el fuerte campo gravitacional de los agujeros negros, estos gases elevarán la materia a casi la velocidad de la luz antes de desaparecer por completo. Cuando el agujero negro traga completamente el gas, todo el proceso liberará una gran cantidad de rayos X. A menudo, son estos rayos X que se escapan los que revelan la presencia de un agujero negro aquí. Esta es la evidencia más directa de que la gente ha descubierto agujeros negros en el pasado.

Por otro lado, alrededor de algunos agujeros negros cósmicos supergrandes extremadamente activos, debido a su fuerte atracción y devoración de la materia circundante, se generará una gruesa capa de nubes de gas y polvo cósmico alrededor del agujero negro. Esto aumenta aún más la dificultad de observar el área alrededor del cuerpo del agujero negro y dificulta que los astrónomos descubran la existencia de estos agujeros negros supermasivos. La astronomía define estos agujeros negros extremadamente activos como quásares. En circunstancias normales, la masa total absorbida por un quásar en un año equivale a la masa combinada de 1.000 estrellas de tamaño mediano. En general, estos quásares se encuentran muy lejos del sistema solar. Cuando los observamos, ya habían transcurrido cientos de millones de años, lo que demuestra que este tipo de actividad de agujeros negros apareció en el universo primitivo. Los científicos plantearon la hipótesis de que este agujero negro era el precursor de una galaxia en crecimiento en el universo, de ahí el nombre de "quásar".

Hasta ahora, sólo se han descubierto unos pocos agujeros negros "quásares". Queda por descubrir si existen muchos otros cuásares en el vasto universo. El trabajo de investigación de los astrónomos en este campo se basa completamente en la observación y el estudio exhaustivos de los rayos X en el universo.

El universo está “lleno” de agujeros negros

Recientemente, el profesor Arie Martinez-Saint-Singer de la Universidad de Oxford en el Reino Unido presentó los agujeros negros ocultos en el universo que él descubierto por primera vez Dijo: “A partir de la comprensión previa de En la observación e investigación de los rayos X cósmicos, espero encontrar evidencia de que hay una gran cantidad de cuásares ocultos en el universo, pero los resultados son realmente insatisfactorios. y decepcionante.” Recientemente, según los últimos resultados de observación del Telescopio Espacial Spitzer de la NASA, los astrónomos penetraron con éxito la nube de polvo cósmica exterior que cubre el agujero negro del quásar y capturaron el agujero negro interior oculto. Debido a que el Telescopio Espacial Spitzer puede recolectar efectivamente luz infrarroja que puede penetrar la capa de polvo del universo, los investigadores han descubierto con éxito hasta 21 agujeros negros cuásares en un área muy estrecha del espacio.

Mark Reiss, miembro del equipo de investigación del Centro Científico Spitzer de Caltech, también dijo en una entrevista con los medios: “Si abandonamos los 21 agujeros negros quásares cósmicos descubiertos esta vez, y mirando En cualquier otra zona del universo podemos predecir con seguridad que se descubrirán, uno tras otro, un gran número de agujeros negros ocultos. Esto significa que, como especulamos inicialmente, debe haber un gran número de agujeros negros supermasivos en lo profundo de lo desconocido. Universo gigantes de agujeros negros, continúan creciendo y desarrollándose en la oscuridad con la ayuda del polvo interestelar."

Agujeros negros

Si el campo gravitacional de un trozo de materia es fuerte. suficiente para doblarlo completamente el espacio-tiempo es tal que nada, ni siquiera la luz, puede escapar, entonces esta masa de materia se llama agujero negro. No hay mucha materia comprimida en densidades muy altas (como la Tierra comprimida al tamaño de un guisante), ni materia muy masiva con densidades aún más bajas (como millones de masas solares distribuidas en una bola del diámetro del sistema solar. Densidad es aproximadamente la del agua).

La primera persona que sugirió que podría haber un "agujero negro" cuya gravedad es demasiado fuerte para que la luz escape fue John Mitchell, un distinguido miembro de la Royal Society. Expresó este punto de vista a la Royal Society en 1783. Los cálculos de Mitchell se basaron en la teoría de la gravedad de Newton y la teoría de las partículas de la luz. La primera era la mejor teoría de la gravedad en ese momento. Este último imagina la luz como una corriente de partículas diminutas (ahora llamadas fotones) como pequeñas conchas marinas. Mitchell cree que estas partículas de luz deberían verse afectadas por la gravedad como cualquier otro objeto. Debido a que Ole Romer había medido con precisión la velocidad de la luz 100 años antes, Mitchell pudo calcular qué tan grande tendría que ser un objeto con la densidad del Sol para tener una velocidad de escape mayor que la velocidad de la luz.

Si tal cuerpo celeste existe, la luz no puede escapar, por lo que debería ser negro.

La velocidad de escape en la superficie del Sol es sólo 0,2 la velocidad de la luz, pero si imaginamos una serie de objetos cada vez más grandes con la misma densidad que el Sol, la velocidad de escape aumenta rápidamente. Mitchell señaló que la velocidad de escape de un objeto de este tipo con un diámetro 500 veces mayor que el del sol (similar al tamaño del sistema solar) debería exceder la velocidad de la luz.

Pierre Laplace llegó de forma independiente a la misma conclusión y la publicó en 1796. En una revisión profética, Mitchell señaló que aunque tales objetos eran invisibles, "si hubiera otros objetos luminosos orbitando alrededor de ellos, aún sería posible inferir el movimiento del objeto central a partir de los movimientos de estos objetos en órbita". En otras palabras, Mitchell cree que si existe un agujero negro en una estrella binaria, será más fácil identificarlo. Sin embargo, esta idea de que existían estrellas negras se olvidó en el siglo XIX y volvió a surgir en las discusiones sobre la teoría general de la relatividad de Albert Einstein cuando los astrónomos se dieron cuenta de que los agujeros negros podían crearse de otra manera.

El astrónomo Karl Schwarzschild, que sirvió en el Frente Oriental durante la Primera Guerra Mundial, fue uno de los primeros en analizar las conclusiones de la teoría de Einstein. La relatividad general explica la gravedad como resultado de la curvatura del espacio-tiempo cercano a la materia. Schwarzschild calculó un modelo matemático riguroso de las características geométricas del espacio-tiempo alrededor de un objeto esférico y se lo envió a Einstein. Este último los remitió a la Academia de Ciencias de Prusia a principios de 1916. Estos cálculos demostraron que "cualquier" masa tiene un radio crítico, ahora llamado radio de Schwarzschild, que corresponde a una deformación extrema del espacio-tiempo, de modo que si la masa se aprieta dentro del radio crítico, el espacio se curvará alrededor del objeto, y Sepáralo del resto del universo. En realidad, se convierte en un universo separado de cualquier cosa (luz).

Para el Sol, el radio de Schwarzschild es de mil metros, y para la Tierra, es igual a 0,88 centímetros. Esto no significa que exista lo que ahora se llama un agujero negro (término utilizado por primera vez por John Wheeler en 1967) en el centro del Sol o de la Tierra. A esta distancia del centro del cuerpo celeste, no hay anomalías en el espacio ni en el tiempo. Los cálculos de Schwarzschild muestran que si el Sol se comprime en una esfera con un radio de 2,9 kilómetros, o si la Tierra se comprime en una esfera con un radio de sólo 0,88 centímetros, quedarán permanentemente aislados del universo exterior en un agujero negro. La materia todavía puede caer en un agujero negro de este tipo, pero nada puede escapar.

Estas conclusiones fueron consideradas tesoros puramente matemáticos durante décadas porque nadie pensaba que los objetos reales y reales pudieran colapsar hasta las densidades extremas necesarias para formar un agujero negro. Las enanas blancas se conocieron en la década de 1920, pero incluso una enana blanca tiene aproximadamente la misma masa que el Sol pero el mismo tamaño que la Tierra, y su radio es mucho mayor que 3 kilómetros. Tampoco se dio cuenta a tiempo de que la presencia de una gran cantidad de materia de densidad ordinaria podría crear un agujero negro que fuera esencialmente igual al imaginado por Mitchell y Laplace. El radio de Schwarzschild correspondiente a cualquier masa m viene dado por la fórmula 2GM/c2, donde g es la constante gravitacional. c es la velocidad de la luz.

En la década de 1930, Braman Chandrasekhar demostró que incluso una estrella enana blanca es estable sólo si su masa es inferior a 1,4 veces la del Sol. Cualquier estrella muerta más pesada que esta colapsará aún más. Algunos investigadores creen que esto podría llevar a la posibilidad de que se formen estrellas de neutrones. El radio típico de una estrella de neutrones es sólo aproximadamente 1/700 del de una enana blanca, que son unos pocos kilómetros. Sin embargo, la idea no fue ampliamente aceptada hasta el descubrimiento de los púlsares a mediados de la década de 1960, lo que demostró la existencia de estrellas de neutrones.

Esto ha reavivado el interés en la teoría de los agujeros negros, ya que las estrellas de neutrones casi se están convirtiendo en agujeros negros. Aunque es difícil imaginar comprimir el Sol en un radio inferior a 2,9 kilómetros, ahora se sabe que existen estrellas de neutrones con la misma masa que el Sol y un radio inferior a 10 kilómetros, y que las estrellas de neutrones son sólo una Aléjate de los agujeros negros.

Los estudios teóricos muestran que el comportamiento de un agujero negro está definido por sólo tres de sus características: masa, carga y rotación (momento angular). La solución de Schwarzschild de las ecuaciones de Einstein describe un agujero negro sin carga y sin rotación. La solución de Reisner-Nordstrom describe un agujero negro cargado y no giratorio. La solución de Kerr describe un agujero negro sin carga y sin rotación.

La solución de Kerr-Newman describe un agujero negro con carga y rotación. Los agujeros negros no tienen otras características, lo que se ha resumido en el famoso dicho 'los agujeros negros no tienen pelo'. Un agujero negro real debería girar sin carga, por lo que la solución de Kerr es la más interesante.

Ahora se cree que tanto los agujeros negros como las estrellas de neutrones se crearon en la agonía de las explosiones de supernovas en las epiestrellas. Los cálculos muestran que cualquier remanente denso de supernova con una masa inferior a 3 veces la masa del Sol ("Oppenheimer" - límite de Wokov) puede formar una estrella de neutrones estable, pero cualquier remanente denso de supernova con una masa mayor que este límite colapsará en una agujero negro, su contenido será presionado hacia la singularidad en el centro del agujero negro, que es la inversión especular de la singularidad del Big Bang donde nació el universo. Si un objeto así estuviera en órbita alrededor de una estrella ordinaria, despojaría de material a la estrella compañera, formando un disco de acreción hecho de material caliente recogido en el agujero negro. La temperatura en el disco de acreción puede ser lo suficientemente alta como para irradiar rayos X, lo que permite detectar agujeros negros.

A principios de la década de 1970, la predicción de Mitchell se hizo eco: un objeto de este tipo fue descubierto en un sistema estelar binario. Una fuente de rayos X llamada Cygnus X-1 resultó ser la estrella HDE226868. La dinámica orbital de este sistema indica que los rayos X de esta fuente provienen de un objeto más pequeño que la Tierra en órbita alrededor de una estrella visible, pero la fuente tiene una masa mayor que el límite de Oppenheimer-Volkov. Esto sólo puede ser un agujero negro. Desde entonces, se han descubierto varios otros agujeros negros utilizando el mismo método. En 1994, el mejor 'candidato' a agujero negro hasta el momento era V404 Cygnus, un sistema de una estrella con una masa de 70 veces el sol que orbita una fuente de rayos X con una masa de aproximadamente 12 veces la del Sol. Sin embargo, estos agujeros negros reconocidos probablemente sean sólo la punta del iceberg.

Mitchell se dio cuenta de que tales agujeros negros de "masa estelar" sólo podían detectarse en sistemas estelares binarios. Un agujero negro aislado hace honor a su nombre: es oscuro e indetectable. Sin embargo, según la teoría astrofísica, muchas estrellas deberían llegar a ser estrellas de neutrones o agujeros negros. De hecho, los observadores han detectado casi tantos candidatos a agujeros negros adecuados en sistemas binarios como en sistemas binarios de púlsares, lo que significa que el número de agujeros negros aislados de masa estelar debería ser el mismo que el número de púlsares aislados, que se obtiene mediante Apoyado en cálculos teóricos. En la actualidad hay alrededor de 500 púlsares activos conocidos en nuestra galaxia. Pero la teoría muestra que los púlsares están activos como fuentes de radio durante un corto período de tiempo y rápidamente colapsan en un estado de silencio indetectable. Por lo tanto, debería haber más púlsares (estrellas de neutrones silenciosas) "muertos" a nuestro alrededor. Nuestro dedo galáctico contiene 10 mil millones de estrellas brillantes y existe desde hace miles de millones de años. La mejor estimación es que nuestros dedos galácticos contienen hoy 400 millones de púlsares muertos, ¿e incluso las estimaciones conservadoras del número de agujeros negros de masa estelar alcanzan esta cifra? -100 millones. Si realmente hay tantos agujeros negros y los agujeros negros están dispersos irregularmente a lo largo de la Vía Láctea, entonces el agujero negro más cercano está a sólo 15 años luz de distancia. Dado que nuestra galaxia no tiene nada de único, otras galaxias del universo deberían contener la misma cantidad de agujeros negros. Los circuitos integrados

Las galaxias también pueden contener algo muy similar a las "estrellas negras" originalmente imaginadas por Laplace de Mitchell. Se cree que estos objetos, ahora conocidos como "agujeros negros supermasivos", existen en los centros de galaxias y quásares activos, y la energía gravitacional que proporcionan puede explicar la enorme fuente de energía de estos objetos. Un agujero negro del tamaño del sistema solar y millones de veces la masa del sol puede tragarse una o dos estrellas de su entorno cada año. En este proceso, una gran parte de la masa de la estrella se convertirá en energía según la división del trabajo de Einstein E=mc2. Es posible que existan silenciosos agujeros negros supermasivos en los centros de todas las galaxias, incluida nuestra Vía Láctea.

En 1994, utilizando el telescopio espacial Hubble, se descubrió un disco de materia caliente con un tamaño de unos 15 megaparsecs en la galaxia M87, que está a 15 megaparsecs de nuestra Vía Láctea. Se mueve alrededor del centro de la galaxia a una velocidad de unos 2 millones de kilómetros por hora (aproximadamente 5*10-7 5 veces 15). Del "motor" central del M87 se expulsa un chorro de gas con una longitud de más de 65.438 0 kilopársecs.

La velocidad orbital en el disco de acreción central de M87 demuestra de manera concluyente que está bajo el control gravitacional de un agujero negro supermasivo con una masa 3 mil millones de veces mayor que la del Sol. El chorro puede explicarse como energía que brota de una de las regiones polares del Sol. sistema de acreción.

También en 1994, astrónomos de las Universidades de Oxford y Keele descubrieron un agujero negro de masa estelar en un sistema estelar binario llamado V404 Cygnus. Hemos señalado que los parámetros orbitales del sistema les permiten "pesar" con precisión el agujero negro, y hemos llegado a la conclusión de que el agujero negro tiene unas 12 veces la masa del Sol, mientras que la masa de las estrellas ordinarias que lo orbitan es sólo unas 70 veces la masa del Sol. veces la masa del sol. Esta es la medida más precisa de la masa de una estrella negra hasta la fecha y, por tanto, la mejor y única prueba de la existencia de un agujero negro.

Algunas personas especulan que en el Big Bang, que proporcionó una parte considerable de la masa del universo, se pudo producir un gran número de agujeros negros en miniatura o agujeros negros primordiales. El tamaño típico de un agujero negro en miniatura de este tipo es equivalente al de un átomo, con una masa de aproximadamente 6.543,8 mil millones de toneladas (10-11, 10, 11 kilogramos). No hay pruebas de que tales objetos existan realmente, pero también es difícil demostrar que no existen.