LOS AGUJEROS NEGROS
(© Ángel Torregrosa Lillo) [angelto.geoARROBAyahoo.com]
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COMO SE FORMAN LOS AGUJEROS NEGROS
LA TEORÍA DE LA RELATIVIDAD ESPECIAL Y LOS AGUJEROS NEGROS
LA RELATIVIDAD GENERAL Y LOS AGUJEROS NEGROS
GRAFICOS ESPACIO-TIEMPO DEL COLAPSO DE UNA ESTRELLA
otros tipos: AGUJEROS EN ETERNA FORMACIÓN, AGUJEROS NEGROS ETERNOS Y OTROS CONCEPTOS MATEMÁTICOS
AGUJEROS EN ROTACIÓN (DE KERR) Y ARRASTRE DEL ESPACIO (FRAME DRAGGING)
GRÁFICOS DE UNA ESTRELLA COLAPSANDO
Vamos a trazar un gráfico espacio-tiempo de una estrella colapsándose.
Como no podemos representar en un papel 3 dimensiones espaciales y otra temporal, dibujaremos sólo una de las dimensiones espaciales y la temporal. Así representaremos sólo el eje x y el tiempo, poniendo el origen de coordenadas en el centro de la estrella y atravesando el eje x a toda la estrella.
De este modo
tenemos que una estrella estable se representará
como en el gráfico de la izquierda, simplemente existiendo la estrella en la misma
situación a lo largo del tiempo. En este gráfico he puesto las capas exteriores de la
estrella de color más claro y las interiores más oscuras.
Los rayos de luz emitidos por la estrella partirán algo más lentos en las proximidades de la estrella (por los efectos de la gravedad sobre el tiempo y el espacio) y luego con mayor velocidad a medida que se alejan de la estrella acercándose a la velocidad conocida de la luz en el vacío. Por ello su representación es una curva en el gráfico e-t pues se aceleran con el tiempo.
La representación clásica de una estrella colapsando, con un diagrama de este tipo es la siguiente:
Aquí tenemos
que la estrella se colapsa hacia el centro hasta formar un simple punto y ocupar un
espacio cero.
El comportamiento de los rayos de luz se vuelve peculiar. Los rayos de luz que son emitidos en el horizonte de sucesos se quedan en dicho lugar (no avanzan en x) mientras el tiempo sigue transcurriendo, y por esto su representación es la línea roja vertical. Los rayos de luz emitidos dentro del horizonte de sucesos también colapsan hacia el centro del agujero negro pues la deformación del espacio-tiempo provocan que esta sea la única dirección posible en el interior del agujero.
Pero si tenemos en cuenta la hipótesis planteada en el apartado anterior de que al enlentecerse el tiempo también se enlentecerá el colapso, y en el horizonte de sucesos al detenerse el tiempo también se detendrá el colapso, tenemos que el gráfico debería ser:
Según esta
suposición el colapso se frena y la masa se compacta tendiendo hacia una distribución de
densidades tal que toda la estrella se puede considerar un horizonte de sucesos. En
realidad nunca se alcanzará este estado pues el tiempo tiende a detenerse a medida que se
deforma el espacio-tiempo, de forma que la materia que se colapsa tiende a no avanzar nada
de espacio ni siquiera hacia el centro de la estrella.
El colapso hasta la situación de equilibrio tardaría así un tiempo infinito y el gráfico es entonces asintótico hacia dicha posición de equilibrio.
Aquí un rayo de luz emitido por la estrella "casi congelada" tardaría un tiempo "casi infinito" en salir de allí y llegar a un observador externo.
El agujero negro no llegaría a formarse en realidad nunca, sino que sería la tendencia asinstótica del colapso estelar, y por supuesto no se colapsaría hacia un punto. Sería un agujero negro en eterna formación.