{"id":160744,"date":"2014-10-14T18:27:23","date_gmt":"2014-10-14T21:27:23","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=160744"},"modified":"2015-01-14T18:36:44","modified_gmt":"2015-01-14T20:36:44","slug":"eficiencia-monumental-2","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/eficiencia-monumental-2\/","title":{"rendered":"Eficiencia monumental"},"content":{"rendered":"
\"Chorros

Nasa\/ DOE\/ Fermi Lat Collaboration\/ Capella Observatory<\/span>Chorros de part\u00edculas y radiaci\u00f3n emitidos por el agujero negro de la galaxia Centauro A, situada a 12 millones de a\u00f1os luz de la v\u00eda L\u00e1cteaNasa\/ DOE\/ Fermi Lat Collaboration\/ Capella Observatory<\/span><\/p><\/div>\n

Sigue siendo justa la reputaci\u00f3n que tienen los agujeros negros, que indica que son unos grandes glotones, unas aspiradoras c\u00f3smicas capaces de succionar inexorablemente todo lo que se encuentre a su alrededor: en general consumen el gas del medio interestelar, si bien que no son raros los agujeros negros mayores situados en el centro de las galaxias que se tragan estrellas enteras de un tir\u00f3n. Sin embargo, esos gigantes no consumen tanto gas como se pensaba. Se ha detectado ahora que, a decir verdad, expulsan hacia muy lejos de sus cercan\u00edas casi tanto gas como el que arrastran hacia s\u00ed mismos. Aun con una dieta menos cal\u00f3rica que la que supon\u00edan los astrof\u00edsicos hasta hace poco tiempo, esos agujeros negros todav\u00eda poseen la energ\u00eda suficiente como para disparar chorros de gas acelerado a velocidades comparables con la de la luz que se extienden a trav\u00e9s de millones de a\u00f1os luz hacia fuera de sus galaxias. Esos chorros son los m\u00e1s grandes y m\u00e1s poderosos aceleradores de part\u00edculas del Universo (lea en<\/em> Pesquisa FAPESP, \u00a0edici\u00f3n n\u00ba 200<\/em><\/a>). \u201cEso es absolutamente contraintuitivo\u201d, dice Rodrigo Nemmen, investigador del Instituto de Astronom\u00eda, Geof\u00edsica y Ciencias Atmosf\u00e9ricas de la Universidad de S\u00e3o Paulo (USP). \u201c\u00bfC\u00f3mo puede ser que el gas que estaba cayendo dentro del agujero negro pase escaparse de all\u00ed profusamente?\u201d<\/p>\n

Nemmen se junt\u00f3 al astrof\u00edsico Alexander Tchekhovskoy, de la Universidad de California en Berkeley, Estados Unidos, para comparar con mayor precisi\u00f3n la cantidad de energ\u00eda que, bajo la forma de gas caliente, sirve de alimento a los agujeros negros gigantes con la cantidad de energ\u00eda que emana de \u00e9stos en forma de chorros. El d\u00fao analiz\u00f3 decenas de agujeros negros gigantes situados en el centro de galaxias observadas por el telescopio espacial de rayos X Chandra. El estudio sugiere que la energ\u00eda de los chorros es casi siempre mayor que la que proviene del gas caliente absorbido por el agujero negro. En muchos casos, dichos chorros son m\u00e1s de tres veces m\u00e1s energ\u00e9ticos que el gas que absorbe el agujero. Nemmen compara lo sorprendente de esta situaci\u00f3n con la de un motor imaginario que alimentase a un autom\u00f3vil con una cantidad de energ\u00eda m\u00e1s de tres veces mayor que la contenida en su combustible. \u201cAlgo est\u00e1 mal, pues la conservaci\u00f3n de la energ\u00eda es la ley de la f\u00edsica m\u00e1s fundamental que existe\u201d, dice.<\/p>\n

Solamente una soluci\u00f3n de la paradoja no viola las leyes de la f\u00edsica. Los chorros disparados por el agujero negro s\u00f3lo pueden ser tan energ\u00e9ticos de existir una fuente extra de energ\u00eda, mucho m\u00e1s poderosa que el gas caliente. Aunque el an\u00e1lisis de Nemmen y Tchekhovskoy no aclara definitivamente qu\u00e9 fuente es \u00e9sa, los n\u00fameros que hallaron dan asidero a una teor\u00eda que los astrof\u00edsicos discuten desde finales de las d\u00e9cada de 1970: la idea de que los chorros son generados por campos magn\u00e9ticos moldeados y fortalecidos por una energ\u00eda que surge desde dentro del propio agujero negro.<\/p>\n

Nemmen explica que un agujero negro es una regi\u00f3n esf\u00e9rica del espacio con una fuerza de atracci\u00f3n gravitatoria tan fuerte que una nave espacial \u2013o cualquier otro objeto\u2013 deber\u00eda alcanzar una velocidad mayor que la de la luz para escaparle. La frontera del agujero se llama de horizonte de eventos u horizonte de sucesos. \u201cSi ni siquiera la luz le escapa, y la luz es la cosa m\u00e1s r\u00e1pida del Universo, una vez superado el horizonte de eventos nada escapa\u201d, dice.<\/p>\n

Los astr\u00f3nomos no tienen idea acerca de qu\u00e9 existe dentro de los agujeros negros, que surgieron primeramente como soluci\u00f3n matem\u00e1tica a una de las ecuaciones de la teor\u00eda de la relatividad general publicada por Albert Einstein en 1915. Pero, desde la d\u00e9cada de 1960, los cient\u00edficos vienen acumulando evidencias indirectas de que existen agujeros negros de diversos tama\u00f1os en abundancia en el Universo.<\/p>\n

Como en una parrilla<\/strong>
\nExisten pruebas suficientes de que en el centro de la v\u00eda L\u00e1ctea reside un objeto oscuro considerablemente menor que el Sistema Solar, con una masa 4 millones de veces mayor que la del Sol, por ejemplo. \u201cTeniendo en cuenta todo lo que sabemos sobre gravitaci\u00f3n y astrof\u00edsica, tiene que haber un agujero negro all\u00ed\u201d, dice Nemmen. \u201cLas observaciones astron\u00f3micas, especialmente las del telescopio espacial Hubble, establecieron que en el centro de la mayor\u00eda de las galaxias hay un agujero negro.\u201d<\/p>\n

Sin embargo, el agujero negro situado en el centro de la V\u00eda L\u00e1ctea es distinto a los encontrados en el centro de otras galaxias. Se mantiene tranquilo la mayor parte del tiempo \u2013trag\u00e1ndose un poco de gas o una estrellita de vez en cuando\u2013, mientras que los ubicados en el centro de algunas galaxias son mucho m\u00e1s activos y brillan miles de veces m\u00e1s que todas las estrellas de las galaxias que los albergan.<\/p>\n

\"062-065_buracos<\/a>Este brillo proviene de la radiaci\u00f3n que emite el gas del medio interestelar, que cae copiosamente en direcci\u00f3n hacia el centro gal\u00e1ctico. \u201cEsos agujeros negros son como yo cuando voy a una parrilla: se alimentan vorazmente\u201d, dice Nemmen, quien naci\u00f3 en la ciudad ga\u00facha<\/em> de Passo Fundo, se gradu\u00f3 y realiz\u00f3 su doctorado en Porto Alegre, en la Universidad Federal de Rio Grande do Sul y asumi\u00f3 el cargo docente en la USP en el mes abril, despu\u00e9s de realizar una pasant\u00eda de posdoctorado en la Nasa.<\/p>\n

Al vivir en ese r\u00e9gimen a base de parrilladas, esos agujeros negros, tambi\u00e9n llamados n\u00facleos activos de galaxias (AGNs, por sus siglas en ingl\u00e9s) hacen otra cosa extraordinaria: emiten un par de inmensos chorros de gas brillante hacia fuera de sus galaxias. El gas de esos chorros viaja por el espacio intergal\u00e1ctico emitiendo radiaci\u00f3n de alt\u00edsima energ\u00eda.<\/p>\n

Los cient\u00edficos todav\u00eda debaten el origen de dichos chorros. Una de las posibilidades se relaciona con el disco de gas que gira muy cerca del horizonte de eventos. \u201cEl gas gira con mucha energ\u00eda y podr\u00eda desviarse y canalizarse en chorros\u201d, dice Nemmen. Otra posibilidad, segundo el cient\u00edfico, se relaciona con los campos magn\u00e9ticos que genera el gas caliente cargado el\u00e9ctricamente muy cerca del horizonte de eventos. \u201cEsos campos lograr\u00edan extraer energ\u00eda del propio agujero negro y transfer\u00edrsela al gas\u201d, explica.<\/p>\n

Esa transferencia de energ\u00eda ser\u00eda posible pues, adem\u00e1s de la fuerza de atracci\u00f3n hacia dentro del horizonte de eventos, los agujeros negros poseen una gran energ\u00eda de rotaci\u00f3n que obliga a todo lo que se encuentra a su alrededor a girar en un mismo sentido. Ese remolino espacial arrastrar\u00eda a las l\u00edneas del campo magn\u00e9tico del gas hacia alrededor del horizonte de eventos, tal como hilos de lana enrollados en un ovillo. En 1977, c\u00e1lculos de los astrof\u00edsicos Roger Blandford y Roman Znajek hab\u00edan sugerido que la energ\u00eda de esas l\u00edneas podr\u00eda esculpir y dar impulso a los chorros. Desde entonces, simulaciones de los AGNs realizadas en computadoras, algunas a cargo de Tchekhovskoy, colega de Nemmen, han confirmado que el mecanismo de Blandford-Znajek es la fuente de energ\u00eda m\u00e1s probable de los chorros.<\/p>\n

\u201cLos estudios te\u00f3ricos han sugerido fuertemente eso, pero las observaciones todav\u00eda no han testeado esas ideas muy bien\u201d, dice Nemmen. Para comparar mejor las observaciones con la teor\u00eda, \u00e9l y Tchekhovskoy resolvieron pensar en los AGNs como m\u00e1quinas. \u201cImag\u00ednese un motor al cual no podemos examinar por dentro\u201d, Nemmen compara. \u201cSe puede intentar entender de qu\u00e9 manera funciona la m\u00e1quina midiendo su rendimiento, comparando cu\u00e1nto combustible lo abastece con la energ\u00eda que sale de \u00e9l.\u201d<\/p>\n

Una esfera imaginaria<\/strong>
\nAl escrutar datos del telescopio espacial Chandra, el d\u00fao seleccion\u00f3 27 AGNs que fueron observados minuciosamente para determinar cu\u00e1nta energ\u00eda entra en una esfera imaginaria alrededor del agujero negro con un radio de alrededor de 1 a\u00f1o luz, y cu\u00e1nta sale de ella. Para estimar la energ\u00eda que abastece a esa m\u00e1quina, calcularon cu\u00e1nto gas entra en esa regi\u00f3n, cu\u00e1l es su velocidad y su temperatura. No todo el gas que se interna en la esfera cae directamente en el agujero negro. El gas es tan caliente, tan turbulento y gira tan deprisa que buena parte del mismo termina cobrando fuerza como para escapar antes que sea demasiado tarde. \u201cEstudios anteriores estimaron ese abastecimiento inadecuadamente\u201d, afirma Nemmen. \u201cObservaciones del centro de la V\u00eda L\u00e1ctea y de la galaxia NGC3115 realizadas durante los \u00faltimos dos a\u00f1os muestran una p\u00e9rdida enorme de gas.\u201d<\/p>\n

En tanto, a la energ\u00eda que se escapa de la m\u00e1quina, los astrof\u00edsicos la midieron observando de qu\u00e9 modo los rayos X emitidos por los chorros inflan dos enormes cavidades de gas caliente debajo y arriba de las galaxias (lea en <\/em>Pesquisa FAPESP, edici\u00f3n<\/em> <\/a>n\u00ba 144<\/a>)<\/em>. \u201cSale m\u00e1s energ\u00eda que la que entra\u201d, concluye Nemmen. \u201cAl hacer las cuentas, fuimos capaces de explicar ese rendimiento asumiendo que la energ\u00eda extra provendr\u00eda de la rotaci\u00f3n del agujero negro.\u201d<\/p>\n

Esta conclusi\u00f3n coincide con la de otro estudio de Tchekhovskoy, publicado en junio en Nature<\/em>. \u00c9l y sus colegas hallaron una relaci\u00f3n entre los campos magn\u00e9ticos de los chorros y la luz emitida por los discos de gas. Dicha relaci\u00f3n s\u00f3lo tendr\u00eda sentido si los chorros hubiesen sido creados por l\u00edneas magn\u00e9ticas alimentadas por los agujeros negros. As\u00ed y todo, Nemmen recuerda que existe una incertidumbre en las observaciones. Datos m\u00e1s s\u00f3lidos requerir\u00e1n mediciones m\u00e1s precisas de los chorros. \u201cPara observar la formaci\u00f3n de los chorros directamente\u201d, explica, \u201cnecesitaremos un telescopio de rayos X con una resoluci\u00f3n miles de veces mejor que la del Chandra\u201d.<\/p>\n

Dos o tres maneras de morir en un agujero negro<\/strong><\/p>\n

Caerse en un agujero negro ser\u00eda algo indefectiblemente fatal. Una vez rebasado el horizonte de sucesos, no es posible escaparse ni pedir socorro. El destino de una persona que lograse atravesar esa zona consistir\u00eda en ser desintegrada por fuerzas gravitacionales antes de llegar al centro del agujero negro, la llamada singularidad, que los f\u00edsicos no saben con certeza qu\u00e9 es.<\/p>\n

Sin embargo, lo que mucha gente no se imagina es que los agujeros negros pueden ser mortales incluso a varios a\u00f1os luz de distancia. \u201cLos fen\u00f3menos m\u00e1s energ\u00e9ticos del Universo se producen en las cercan\u00edas de los agujeros negros\u201d, informa el astrof\u00edsico Rodrigo Nemmen, de la USP, ante el auditorio formado durante sus charlas de divulgaci\u00f3n cient\u00edfica. En las presentaciones realizadas este a\u00f1o en S\u00e3o Paulo, Nemmen ejemplific\u00f3 las diferentes formas de ser exterminado por un agujero negro a modo de introducci\u00f3n ante el p\u00fablico de la astronom\u00eda y la f\u00edsica de esos objetos cuya existencia hasta hora \u00fanicamente ha sido inferida mediante observaciones indirectas. \u201cEs la did\u00e1ctica del fatalismo\u201d, comenta Nemmen.<\/p>\n

Terminar frito debido a una radiaci\u00f3n ser\u00eda una de las maneras de morir por causa de un agujero negro. Cuando una estrella con una masa centenares de veces mayor que la del Sol colapsa, su n\u00facleo se transforma en un agujero negro. Dicho agujero negro se alimenta del material restante de manera tan explosiva que arroja un chorro de part\u00edculas y radiaci\u00f3n conocido como explosi\u00f3n de rayos gamma, capaz de incinerar todo lo que encuentre en el camino.<\/p>\n

No es s\u00f3lo al comienzo de su vida que los agujeros negros lanzan al espacio tempestades de radiaci\u00f3n. Sean grandes o peque\u00f1os, suelen atraer hacia sus cercan\u00edas nubes de gas que componen el disco de acreci\u00f3n. La rotaci\u00f3n del disco calienta el gas a punto tal que el mismo comienza a emitir niveles de radiaci\u00f3n que le provocar\u00edan c\u00e1ncer en alguien situado a varios a\u00f1os luz de distancia.<\/p>\n

Tan terrible como acercarse a ese disco puede ser tambi\u00e9n ubicarse en el camino de un chorro de gas y part\u00edculas, expelido por el agujero negro de un n\u00facleo gal\u00e1ctico activo. En 2007, astr\u00f3nomos observaron una galaxia siendo alcanzada en pleno por el chorro de su vecina, que recibi\u00f3 entonces el nombre de galaxia de la muerte. Los planetas de la galaxia acertada habr\u00edan sufrido una lluvia de radiaci\u00f3n.<\/p>\n

Aunque sobreviviese a la radiaci\u00f3n, alguien ubicado cerca de un agujero negro correr\u00eda serio riesgo de que su cuerpo se estirase como un espagueti: a esa muerte alla italiana<\/em>, los f\u00edsicos la denominan espaguetificaci\u00f3n o espaguetizaci\u00f3n. En las cercan\u00edas del horizonte de eventos, la diferencia de la fuerza gravitacional entre los pies y la cabeza de una persona cayendo en direcci\u00f3n al agujero negro puede ser suficiente como para estirar y exprimir su cuerpo hasta transformarlo en un espagueti.<\/p>\n

Cuanto m\u00e1s cerca del horizonte de eventos, mayor es la probabilidad de que el torbellino generado por la rotaci\u00f3n del agujero negro tambi\u00e9n espaguetice el cuerpo de quien se encuentre por all\u00ed, haci\u00e9ndolo girar de una manera a la cual Nemmen compara con una rueda de tortura medieval.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Los agujeros negros gigantes consumen menos energ\u00eda de lo que se pensaba","protected":false},"author":14,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[274],"coauthors":[103],"class_list":["post-160744","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es","tag-astronomia-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/160744","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/14"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=160744"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/160744\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=160744"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=160744"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=160744"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=160744"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}