¿Cuánto tiempo tarda en formarse un agujero negro?  |  Vacío cósmico

Es muy fácil sentirse abrumado por las escalas de tiempo de la geología; a modo de ejemplo, esta noticia sobre el lago Paratetis, más grande que el mar Mediterráneo, que se secó hace casi 8 millones de años. En biología, las escalas temporales en las que evolucionan las especies tampoco parecen muy manejables, y por ello, en parte, la evolución es un proceso que se presta fácilmente a la confusión, como la que ha circulado en las últimas semanas, aunque existen bacterias que mutan y evolucionan en escalas de tiempo muy cortas. ¡Qué vamos a decir entonces sobre las escalas de tiempo utilizadas en astrofísica! ¿Cómo podemos entender y apreciar que sabemos lo que sucedió 370.000 años después del Big Bang cuando el universo tiene ahora casi 14.000 millones de años o que sabemos que la edad del sistema solar es de 4.500 millones de años?

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Sin embargo, hay ciertos fenómenos en el universo, los más extremos y difíciles de entender, que ocurren muy, muy rápidamente. Hoy nos centramos en un ejemplo específico y fascinante: ¿Cuánto tiempo tarda en formarse un agujero negro? No hay preguntas sencillas, mucho menos respuestas sencillas, así que aquí hay algunas ideas sobre este tema.

La mayoría de los agujeros negros conocidos tienen un origen estelar. Son las sobras que quedan cuando muere una estrella masiva. El de estrellas masivas significa que son al menos 10 veces más grandes, en masa, que el Sol. Esas estrellas son raras, pero existen: un ejemplo es Rigel, que tiene una masa unas 20 veces mayor que la del Sol, y es la estrella más brillante de la constelación de Orión (aunque su nombre también es Beta Orionis, lo que «implicaría» ¡que es el segundo más brillante!), ahora a finales de julio visible poco antes del amanecer, hacia el este (es mejor esperar al invierno para observar bien a Orión). Rigel está a una rodilla o pie de Orión, todo depende de cómo te imagines un cazador con arco, pero los árabes, de donde viene el nombre, es lo que vieron cuando lo llamaron “el pie del gigante”. En el otro extremo de Orión, en el hombro, está Betelgeuse (que supuestamente también vendría del árabe y significaría «en el brazo del gigante»), un gigante rojo cuya diferencia de color con Rigel es espectacular y visible a simple vista. Bueno, una estrella como Rigel, que no es una de las más masivas conocidas, vive «sólo» unos 15 millones de años. Ha existido durante unos 8 millones de años, por lo que en un tiempo similar al que ha sucedido desde que se secó el lago Paratetis, Rigel puede explotar como una supernova y dejarnos un agujero negro.

El agujero negro que probablemente dejará Rigel para la posteridad (la evaporación de los agujeros negros es otro asunto, pero ya anticipamos que es mejor esperar sentados hasta que desaparezca un agujero negro estelar) será unas veces más masivo que el Sol. Rigel dará lugar a algo parecido al agujero negro más pequeño conocido, título que es disputado por el conocido como Unicornio y el menos poético 2MASS J05215658 + 4359220, ambos de unas 3 masas solares escondidas en una región con un diámetro ligeramente mayor que Madrid.

La mayoría de los agujeros negros conocidos tienen un origen estelar. Son las sobras que quedan cuando muere una estrella masiva

En el otro extremo, conocemos agujeros negros de origen estelar de hasta unas 15 masas solares. Probablemente su origen sean estrellas del orden de 100 veces más masivas que el Sol, como es el caso de eta-Carinae. Una estrella tan masiva vive en el orden de 3 millones de años … y eta-Carinae tiene unos 3 millones de años, por lo que en cualquier momento (lo que significa en cualquier milenio futuro), nos dejará un bonito agujero negro.

Entonces, los agujeros negros estelares pueden formarse en unos pocos millones de años, lo que ha sido lento en evolucionar desde Homo habilis. Pero hoy, gracias a las ondas gravitacionales, conocemos agujeros negros de hasta 62 masas solares. ¿De dónde vienen esos monstruos? Ese en particular es el resultado de la fusión de dos agujeros negros de aproximadamente 30 y 35 masas solares. Los padres de la criatura pueden ser de origen estelar, pero están empezando a volverse demasiado grandes para las estrellas que estamos acostumbrados a ver. Quizás provengan de las primeras estrellas, que se formaron cuando no había nada en el universo más que hidrógeno y helio. Creemos que esas primeras estrellas deben haber tenido masas varios cientos de veces la del Sol, incluso mil veces más grandes, y deben haber experimentado una evolución extremadamente rápida. No conocemos ninguna estrella de ese tipo, se las conoce como estrellas de Población III, mientras que nuestro Sol es de Población I y las estrellas que seguramente le dieron al Sol y a la Tierra casi todos sus elementos pesados ​​(más que helio, queremos decir) son Población II. Las estrellas de la Población III deben haber vivido rápidamente como si no hubiera un mañana, desapareciendo en 1 o 2 millones de años, y no está claro si dejaron agujeros negros o fueron destruidas aún más violentamente que una supernova y lanzaron todo su material al interestelar. medio.

¿Es ese el récord de nuestra pregunta sobre cuánto tiempo tarda en formarse un agujero negro: 1-2 millones de años? Bueno, tal vez no. Tampoco conocemos ninguno, pero creemos que pueden existir lo que se conoce como agujeros negros primordiales. Estos agujeros negros podrían haberse formado unos segundos después del Big Bang y hoy llenan el universo y siguen siendo virtualmente indetectables para nuestros telescopios. Podrían ser tan pequeños como una pelota de tenis, donde concentrarían la masa de unas pocas tierras. Eso significa que podrían ser mucho más pequeños que los agujeros negros a los que «estamos acostumbrados». Pero tampoco muy pequeños, porque agujeros negros primordiales de menos de un billón de kilogramos (100 veces más pequeños que el cometa Halley) podrían haberse evaporado en el tiempo transcurrido desde el Big Bang.

Como ves, hay agujeros negros de todos los colores, aunque no deberíamos decir eso porque según el llamado «teorema sin pelo» o «sin pelo», los agujeros negros solo tienen 3 propiedades, y ninguna de ellas es color. cabello, de ahí el nombre del teorema (a los físicos les gustan las bromas, no es solo cosa de este blog). Pero lo que está claro es que hay bestias de un tipo muy diferente por ahí, en el tiempo que tardó en parpadear el universo fue capaz de crear miles de agujeros negros en lo que ahora es la Vía Láctea, y en algún momento todo eso quedará. de las estrellas serán agujeros negros y enanas negras.

Pablo G. Pérez González Es investigador del Centro de Astrobiología, dependiente del Consejo Superior de Investigaciones Científicas y del Instituto Nacional de Tecnología Aeroespacial (CAB / CSIC-INTA)

Vacío cósmico Es un apartado en el que se presenta nuestro conocimiento sobre el universo de forma cualitativa y cuantitativa. Se pretende explicar la importancia de comprender el cosmos no solo desde un punto de vista científico sino también desde un punto de vista filosófico, social y económico. El nombre «vacío cósmico» se refiere a que el universo está y está, en su mayor parte, vacío, con menos de 1 átomo por metro cúbico, a pesar de que en nuestro entorno, paradójicamente, existen quintillones de átomos por metro cúbico. , que nos invita a reflexionar sobre nuestra existencia y la presencia de la vida en el universo. La sección está formada por Pablo G. Pérez González, investigadora del Centro de Astrobiología; Patricia Sánchez Blázquez, Catedrático de la Universidad Complutense de Madrid (UCM); Y Eva Villaver, investigadora del Centro de Astrobiología

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