Esquema de los agujeros negros - Outline of black holes

El siguiente esquema se proporciona como una descripción general y una guía temática de los agujeros negros:

Agujero negro : región del espacio-tiempo definida matemáticamente queexhibe una atracción gravitacional tan fuerte que ninguna partícula o radiación electromagnética puede escapar de su interior. La teoría de la relatividad general predice que una masa suficientemente compacta puede deformar el espacio-tiempo para formar un agujero negro. El límite de la región de la que no es posible escapar se denomina horizonte de sucesos . Aunque cruzar el horizonte de sucesos tiene un efecto enorme en el destino del objeto que lo cruza, parece no tener características detectables localmente. En muchos sentidos, un agujero negro actúa como un cuerpo negro ideal, ya que no refleja luz. Además, la teoría cuántica de campos en el espacio-tiempo curvo predice que los horizontes de eventos emiten radiación de Hawking , con el mismo espectro que un cuerpo negro de una temperatura inversamente proporcional a su masa. Esta temperatura es del orden de mil millonésimas de kelvin para los agujeros negros de masa estelar, lo que hace que sea esencialmente imposible de observar.

¿Qué tipo de cosa es un agujero negro?

Un agujero negro se puede describir como todo lo siguiente:

Tipos de agujeros negros

Tipos de agujeros negros, por tamaño

  • Micro agujero negro : predichos como pequeños agujeros negros, también llamados agujeros negros de mecánica cuántica o mini agujeros negros, para los cuales los efectos de la mecánica cuántica juegan un papel importante.
  • Agujero negro extremo: agujero negro con la masa mínima posible que puede ser compatible con una carga y un momento angular determinados.
    • Electrón de agujero negro : si hubiera un agujero negro con la misma masa y carga que un electrón, compartiría muchas de las propiedades del electrón, incluido el momento magnético y la longitud de onda de Compton.
  • Agujero negro estelar: agujero negro formado por el colapso gravitacional de una estrella masiva. Tienen masas que van desde aproximadamente 3 hasta varias decenas de masas solares.
  • Agujero negro de masa intermedia: agujero negro cuya masa es significativamente mayor que la de los agujeros negros estelares, pero mucho menor que la de los agujeros negros supermasivos.
  • Agujero negro supermasivo : el tipo de agujero negro más grande de una galaxia, del orden de cientos de miles a miles de millones de masas solares.
  • Quasar : núcleo galáctico activo muy enérgico y distante.
    • Núcleo galáctico activo : región compacta en el centro de una galaxia que tiene una luminosidad mucho más alta de lo normal en al menos una parte, y posiblemente todo, del espectro electromagnético.
    • Blazar : cuásar muy compacto asociado con un presunto agujero negro supermasivo en el centro de una galaxia elíptica gigante activa.

Agujeros negros específicos

  • Lista de agujeros negros : lista incompleta de agujeros negros organizada por tamaño; algunos elementos de esta lista son galaxias o cúmulos de estrellas que se cree que están organizados alrededor de un agujero negro.

Exploración de agujeros negros

  • Rossi X-ray Timing Explorer : satélite que observa la estructura temporal de las fuentes astronómicas de rayos X, que lleva el nombre de Bruno Rossi.

Formación de agujeros negros

  • Evolución estelar : proceso mediante el cual una estrella sufre una secuencia de cambios radicales durante su vida.
  • Colapso gravitacional : caída hacia adentro de un cuerpo debido a la influencia de su propia gravedad.
  • Estrella de neutrones : tipo de remanente estelar que puede resultar del colapso gravitacional de una estrella masiva durante un evento de supernova Tipo II, Tipo Ib o Tipo Ic.
  • Estrella compacta : enanas blancas, estrellas de neutrones, otras estrellas densas exóticas y agujeros negros.
    • Estrella de quarks: tipo hipotético de estrella exótica compuesta de materia de quarks o materia extraña.
    • Estrella exótica: estrella compacta compuesta de algo más que electrones, protones y neutrones equilibrados contra el colapso gravitacional por presión de degeneración u otras propiedades cuánticas.
  • Límite de Tolman-Oppenheimer-Volkoff: límite superior de la masa de estrellas compuestas de materia degenerada por neutrones.
  • La enana blanca , también llamada enana degenerada, es una pequeña estrella compuesta principalmente de materia degenerada por electrones.
  • Supernova : explosión estelar que es más enérgica que una nova.
  • Hipernova : también conocida como supernova de tipo Ic, se refiere a una estrella inmensamente grande que colapsa al final de su vida útil.
  • Explosión de rayos gamma : destellos de rayos gamma asociados con explosiones extremadamente energéticas que se han observado en galaxias distantes.

Propiedades de los agujeros negros

  • Disco de acreción : estructura (a menudo un disco circunestelar) formada por material difuso en movimiento orbital alrededor de un cuerpo central masivo, típicamente una estrella. Los discos de acreción de los agujeros negros se irradian en la parte de rayos X del espectro.
  • Termodinámica de agujeros negros : área de estudio que busca reconciliar las leyes de la termodinámica con la existencia de horizontes de eventos de agujeros negros.
  • Radio de Schwarzschild : distancia desde el centro de un objeto tal que, si toda la masa del objeto se comprimiera dentro de esa esfera, la velocidad de escape de la superficie sería igual a la velocidad de la luz.
  • Relación M – sigma : correlación empírica entre la dispersión de la velocidad estelar de un abultamiento de galaxias y la masa M del agujero negro supermasivo en
  • Horizonte de eventos : límite en el espacio-tiempo más allá del cual los eventos no pueden afectar a un observador externo.
  • Oscilación cuasiperiódica : forma en que la luz de rayos X de un objeto astronómico parpadea en determinadas frecuencias.
  • Esfera de fotones : región esférica del espacio donde la gravedad es lo suficientemente fuerte como para que los fotones se vean obligados a viajar en órbitas.
  • Ergosfera : región ubicada fuera de un agujero negro en rotación.
  • Radiación de Hawking: radiación de cuerpo negro que se predice que será emitida por agujeros negros, debido a efectos cuánticos cerca del horizonte de eventos.
  • Proceso de Penrose : proceso teorizado por Roger Penrose en el que se puede extraer energía de un agujero negro giratorio.
  • Acreción de Bondi: acreción esférica sobre un objeto.
  • Espaguetificación : estiramiento vertical y compresión horizontal de objetos en formas largas y delgadas en un campo gravitacional muy fuerte, y es causado por fuerzas de marea extremas.
  • Lente gravitacional : distribución de materia entre una fuente distante y un observador, que es capaz de desviar la luz de la fuente mientras viaja hacia el observador.

Historia de los agujeros negros

Historia de los agujeros negros

  • Cronología de la física de los agujeros negros - Cronología de la física de los agujeros negros
  • John Michell - geólogo que propuso por primera vez la idea de "estrellas oscuras" en 1783
  • Pierre-Simon Laplace - teórico matemático temprano (1796) de la idea de los agujeros negros
  • Albert Einstein : en 1915, llegó a la teoría de la relatividad general.
  • Karl Schwarzschild : describió el campo gravitacional de una masa puntual en 1915
  • Subrahmanyan Chandrasekhar : en 1931, utilizando la relatividad especial, postuló que un cuerpo no giratorio de materia degenerada por electrones por encima de una cierta masa límite (ahora llamado límite de Chandrasekhar a 1,4 masas solares) no tiene soluciones estables.
  • David Finkelstein : identificó la superficie de Schwarzschild como un horizonte de eventos
  • Roy Kerr - En 1963, encontró la solución exacta para un agujero negro giratorio.

Modelos de agujeros negros

  • La singularidad gravitacional , o singularidad del espacio-tiempo, es una ubicación donde las cantidades que se utilizan para medir el campo gravitacional se vuelven infinitas de una manera que no depende del sistema de coordenadas.
  • Agujero negro primordial : tipo hipotético de agujero negro que no se forma por el colapso gravitacional de una estrella grande, sino por la densidad extrema de materia presente durante la expansión temprana del universo.
  • Gravastar : objeto propuesto en astrofísica como una alternativa a la teoría del agujero negro por Pawel Mazur y Emil Mottola.
  • Estrella oscura (mecánica newtoniana) : objeto teórico compatible con la mecánica newtoniana que, debido a su gran masa, tiene una velocidad de escape superficial que iguala o supera la velocidad de la luz.
  • Estrella de energía oscura
  • Estrella negra (gravedad semiclásica) : objeto gravitacional compuesto de materia.
  • Objeto magnetosférico que colapsa eternamente : alternativas propuestas a los agujeros negros defendidas por Darryl Leiter y Stanley Robertson.
  • Fuzzball (teoría de cuerdas) - teorizado por algunos científicos de la teoría de supercuerdas como la verdadera descripción cuántica de los agujeros negros.
  • Agujero blanco : región hipotética del espacio-tiempo a la que no se puede ingresar desde el exterior, pero de la cual la materia y la luz tienen la capacidad de escapar.
  • Singularidad desnuda: singularidad gravitacional sin horizonte de sucesos.
  • Singularidad de anillo : describe la alteración de la singularidad gravitacional de un agujero negro en rotación, o un agujero negro de Kerr, de modo que la singularidad gravitacional adquiere la forma de un anillo.
  • Parámetro Immirzi : coeficiente numérico que aparece en la gravedad cuántica de bucle, una teoría no perturbativa de la gravedad cuántica.
  • Paradigma de membrana : método útil de "modelo de juguete" o "enfoque de ingeniería" para visualizar y calcular los efectos predichos por la mecánica cuántica para la física exterior de los agujeros negros, sin utilizar principios o cálculos de la mecánica cuántica.
  • Kugelblitz (astrofísica) - concentración de luz tan intensa que forma un horizonte de sucesos y queda auto-atrapada: según la relatividad general, si se dirige suficiente radiación a una región, la concentración de energía puede deformar el espacio-tiempo lo suficiente como para que la región se convierta en una región. agujero negro.
  • Agujero de gusano : característica topológica hipotética del espacio-tiempo que sería, fundamentalmente, un "atajo" a través del espacio-tiempo.
  • Cuasi-estrella : tipo hipotético de estrella extremadamente masiva que puede haber existido muy temprano en la historia del Universo.
  • Red neuronal de agujeros negros

Problemas relacionados con los agujeros negros

  • Teorema sin pelo : postula que todas las soluciones de agujero negro de las ecuaciones de gravitación y electromagnetismo de Einstein-Maxwell en la relatividad general pueden caracterizarse completamente por solo tres parámetros clásicos observables externamente : masa, carga eléctrica y momento angular.
  • Paradoja de la información del agujero negro : es el resultado de la combinación de la mecánica cuántica y la relatividad general.
  • Hipótesis de la censura cósmica : dos conjeturas matemáticas sobre la estructura de las singularidades que surgen en la relatividad general.
  • Modelos de agujeros negros no singulares : teoría matemática de los agujeros negros que evita ciertos problemas teóricos con el modelo estándar de agujeros negros, incluida la pérdida de información y la naturaleza no observable del horizonte de sucesos del agujero negro.
  • Principio holográfico : propiedad de la gravedad cuántica y las teorías de cuerdas que establece que la descripción de un volumen de espacio puede considerarse codificada en un límite de la región, preferiblemente un límite similar a la luz como un horizonte gravitacional.
  • Complementariedad del agujero negro : solución conjeturada a la paradoja de la información del agujero negro, propuesta por Leonard Susskind y Gerard 't Hooft.

Métricas de agujero negro

  • Métrica de Schwarzschild : describe el campo gravitacional fuera de una masa esférica, sin carga y no giratoria, como una estrella, un planeta o un agujero negro.
  • Métrica de Kerr : describe la geometría del espacio-tiempo vacío alrededor de un agujero negro giratorio sin carga (simétrico axialmente con un horizonte de eventos que es topológicamente una esfera)
  • Métrica de Reissner-Nordström : solución estática de las ecuaciones de campo de Einstein-Maxwell, que corresponde al campo gravitacional de un cuerpo de masa M esférico simétrico, no giratorio y cargado .
  • Métrica de Kerr-Newman : solución de las ecuaciones de Einstein-Maxwell en relatividad general, que describe la geometría del espacio-tiempo en la región que rodea a una masa giratoria cargada.

Objetos astronómicos, incluido un agujero negro.

  • Sistema estelar hipercompacto : grupo denso de estrellas alrededor de un agujero negro supermasivo que ha sido expulsado del centro de su galaxia anfitriona.

Personas influyentes en la investigación de los agujeros negros

Ver también

Referencias

enlaces externos

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