Esta madrugada nos ha dejado Stephen Hawking. Hoy os dejo un vídeo sobre su descubrimiento más conocido, la radiación de Hawking, y el papel jugará en el futuro del universo la evaporación de los agujeros negros.
DEP.
Stephen Hawking, agujeros negros y el futuro del universo
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4 comments
Excelente trabajo muchas gracias por la exposición tan detallada
Hola Jordi.
¿Existen teóricamente los agujeros negros microscópicos? Supongo que según las reglas de la Teoría Cuántica, sería a priori posible, aunque extremadamente improbable, que dos partículas se acercasen tanto como para crear un minúsculo agujero negro. Me refiero a las reglas de la incertidumbre, que permitirían que dos partículas tuvieran por un momento una energía tan elevada, que les permitiese acercarse tanto entre sí. Aunque probablemente nos estemos metiendo en terreno desconocido, pues creo que aún no se ha conseguido casar la Teoría de la Relatividad con la Teoría Cuántica.
Pero suponiendo que ese fenómeno fuese teóricamentte posible, aunque muy improbable, quizá con los miles de millones de partículas que existen, esto sería algo que ocurriese con bastante frecuencia, a pesar de las bajas probabilidades. Y en tal caso, ¿cómo sería entonces el Universo sin la radiación Hawking?
Creo que la radiación Hawking es el mecanismo que tiene la naturaleza para evitar que estos agujeros negros microscópicos siguiesen creciendo y acabesen arrasando con todo. Porque sin esa radiación, un agujero negro sería el objeto más estable conocido – con independencia de su tamaño – y además, siempre tendería a crecer, pues siempre hay alguna partícula cercana a la que engullir (un fotón de la luz de una galaxia lejana, un neutrino errante, etc.)
Puesto que los agujeros negros se disipan con mucha mayor velocidad cuanto más pequeños son, en cualquier medio, incluso en el denso núcleo de una estrella de neutrones, emitirían radiación Hawking a un ritmo más rápido que la materia circundante que pudan engullir.
Si no fuera así – suponiendo que se pudieran crear agujeros negros microscópicos – los agujeros negros acabarían apareciendo espontáneamente en cualquier lugar del universo. Sin esta radiación, serían estables y lo único que harían sería seguir creciendo al ritmo que pudiesen.
En conclusión, creo que el Universo sería muy diferente sin la radiación Hawking. Incluso podría ser no apto para la vida (tal como la conocemos). Es decir, la importancia que tiene, va más allá de que un agujero negro como el Sol se acabase disipiando en 10e67 años. Tiene una importancia vital para el Universo actual.
¿Cómo es posible que puedan existir agujeros negros con densidad baja? ¿Cómo es posible que pueda haber agujeros negros con la densidad del agua? En tal caso, ¿cómo un objeto con la densidad del agua puede tener tanta gravedad como para que la luz no pueda escapar?
Es poco intuitivo, pero sale fácilmente de las fórmulas:
1.) Schwarzshild hayó que el radio de un agujero negro es proporcional a su masa. Es decir, un agujero negro con el doble de masa tendría un radio el doble de grande.
2.) La densidad es proporcional a la masa e inversamente proporcional al radio al cubo.
Puedes sustituir en la fórmula de Schwarzchild la masa por la definición de la densidad y luego despejas por el radio. Ahora si pones un valor de densidad (por ejemplo el del agua o incluso el del aire), verás que obtendrás un valor válido, aunque muy grande para el radio correspondiente. Es álgebra muy sencilla.
Lo mismo pero explicado de otra forma:
Si duplicamos la masa, duplicamos el radio.
Si duplicamos el radio, obtenemos un volumen 8 veces mayor, puesto que está al cubo (2*2*2=8).
Con un volumen 8 veces mayor, la densidad será 8 veces menor.
Es decir, el radio del agujero negro aumenta en proporción, pero la densidad lo hace inversamente proporcional al cubo de su radio.
Dicho de otra forma:
Lo único que necesitas para formar un agujero negro con la densidad del agua es mucha masa. Con la masa suficiente, el agujero negro será tan grande que al dividir la masa por el volumen, obtendrás la citada densidad.
Nota: cuando hablamos del tamaño o radio de un agujero negro, nos referimos al horizonte de sucesos. Cómo esa masa está distribuida dentro del horizonte del sucesos, no lo sabemos con la física actual. Puede que esté en un único punto con densidad infinita o puede que esté homogénamente repartida. No lo sabemos. Pero no hace falta saberlo para caracterizar un agujero negro, ya que visto desde «fuera», lo único que nos interesa es su masa, carga y rotación.