Els forats negres

Els forats negres. Són forats? Son negres?

Un forat negre és una regió finita de l’espai en l’interior de la qual hi ha una concentració de massa tant elevada i densa com per a generar un camp gravitatori tal que cap partícula material, ni tan sols la llum, pot escapar d’ella.

No obstant això, els forats negres poden ser capaços d’emetre un tipus de radiació, la radiació d’Hawking, conjecturada per Stephen Hawking en la dècada de 1970. La radiació emesa per forats negres com Cygnus X-1 no és procedent del propi forat negre sinó del seu disc d’acreció.

La gravetat d’un forat negre es tant gran que arriba a deformar l’espai-temps i provoca una singularitat embolicada per una superfície tancada, anomenada horitzó de successos. Això ja ho va predir Einstein en les seues equacions de camp.

L’horitzó de successos separa la regió del forat negre de la resta de l’univers, i a partir d’ell cap partícula pot eixir, incloent els fotons. Eixa deformació és estudiada per la relativitat general, la que va predir l’existència dels forats negres i va ser el seu primer indici.

En la dècada de 1970, Hawking, Ellis i Penrose van demos

trar diversos teoremes importants sobre la idea i geometria dels forats negres. Prèviament, en 1963, Roy Kerr havia demostrat que en un espai-temps de quatre dimensions tots els forats negres havien de tindre una geometria quasi esfèrica determinada per tres paràmetres: la seua massa M, la seua càrrega elèctrica total e i el seu moment angular L.

Els científics pensen que en el centre de la majoría de las galàxies, entre elles la nostra Via Làctia, hi ha forats negres supermassius.

L’11 de febrer de 2016, les col•laboracions LLIGUE, Interferòmetre Virgo i GEO600 van anunciar la primera detecció d’ones gravitacionals, produïdes per la fusió de dos forats negres a uns 410 de megapársecs, és a dir, a uns 1337 milions d’anys llum. Les observacions van demostrar l’existència d’un sistema binari de forats negres de massa estel•lar i la primera observació d’una fusió de dos forats negres d’un sistema binari.

Anteriorment, l’existència de forats negres estava basada en observacions astronòmiques de forma indirecta, a través de l’emissió de rajos X per estrelles binàries i galàxies actives.

La gravetat d’un forat negre pot atraure el gas que es troba al seu voltant, que s’arremolina i s’escalfa a temperatures de fins a 12 000 000 °C, açò és, 2000 vegades major temperatura que la de la superfície del Sol.

Els forats negres es formen en un procés de col•lapse gravitatori que va ser àmpliament estudiat a mitjan segle XX per diversos científics, particularment Robert Oppenheimer, Roger Penrose i Stephen Hawking, entre altres. Hawking, en el seu llibre divulgatiu “Història del temps: del Big Bang als forats negres” (1988) , repassa alguns dels fets ben establerts sobre la formació de forats negres. Eixe procés comença després de la mort d’una gegant roja (estrella de 10 a 25 o més vegades la massa del Sol), entenent-se per mort l’extinció total de la seua energia. Després de diversos milers de milions d’anys de vida, la força gravitatòria de la dita estrella comença a exercir força sobre si mateixa originant una massa concentrada en un xicotet volum, convertint-se en una nana blanca. En eixe punt, el procés pot prosseguir fins al col•lapse d’eixa nana blanca per

29 QUÈ PASSA? XV

l’autoatracció gravitatòria que acaba per convertir-se en un forat negre. Eixe procés acaba per reunir una força d’atracció tan forta que atrapa fins la llum.

En paraules senzilles, un forat negre és el resultat final de l’acció de la gravetat extrema portada fins el límit possible.

És un tema que ens atrapa, doncs l’any passat ja vam fer un article sobre el primer forat negre que s’havia aconseguit fotografiar i és el que il·lustra la portada d’aquest article .

Descobert el forat negre més proper al Sistema Solar

Quan estavem acabant aquest article, ens ha sorprès aquest descobriment. Situat a 1000 anys llum de la Terra, l’objecte ha estat identificat gràcies a dos estrelles companyes observables a simple vista.

Un equip d’astrònoms de l’Observatori Europeu Austral han descobert un forat negre “a tan sol” 1.000 anys llum de la Terra. L’objecte està més prop del nostre Sistema Solar que qualsevol un altre de la seva classe localitzat fins avui i forma part d’un sistema triple que es pot observar a simple vista. L’equip va trobar evidència de l’objecte invisible en rastrejar els seus dos estrelles companyes utilitzant el telescopi MPG / ESO de 2.2 metres instal·lat en l’Observatori de la Silla a Xile. Els científics afirmen que aquest sistema podria ser la punta de l’iceberg, ja que podrien trobar-se molts més forats negres similars en el futur.

Situat en la constel·lació de Telescopium, el sistema està tan prop de nosaltres que les seues estrelles es poden veure des de l’hemisferi Sud en una nit fosca i neta, sense binoculars ni telescopi.

L’equip es trobava al principi observant un sistema anomenat HR 6819 com a part d’un estudi sobre estels binaris. No obstant això, en analitzar les seves observacions es van sorprendre

en detectar un tercer cos prèviament no descobert: un forat negre. Les observacions van mostrar que una de les dues estrelles visibles orbitava al voltant d’un objecte invisible cada 40 dies, mentre que la segon estrella es trobava a una major distància d’aquest parell d’objectes.

El forat negre ocult en HR 6819 és un dels primers forats negres de massa estel·lar descoberts que no interactuen violentament amb el seu entorn. L’equip va poder detectar la seva presència i calcular la seva massa (almenys 4 vegades major que la del Sol) estudiant l’òrbita de l’estel del parell intern.

Forats negres a la Via Làctia

Fins avui, els astrònoms han trobat tan sol un parell de dotzenes de forats negres en la nostra galàxia, gairebé tots els quals interactuen fortament amb el seu entorn i donen

Sistema HR 6819

a conèixer la seva presència en alliberar potents rajos X. No obstant els científics estimen que durant la vida de la Via Làctica moltes altres estrelles han col·lapsat donant lloc a forats negres en arribar al final de les seves vides.

El descobriment d’un forat negre silenciós i invisible com HR 6819 proporciona pistes sobre on podrien estar situats els molts forats negres ocults en la Via Làctica. D’aquest descobriment es dedueix que ha d’haver-hi centenars de milions de forats negres per la nostra galàxia que encara no s’han descobert.

Els científics creuen que aquesta troballa podria llançar una miqueta de llum sobre un segon sistema en el punt de mira dels astrònoms de l’Observatori Europeu Austral, el LB-1, que també pot tractar-se d’un sistema triple format per dues estrelles orbitant al voltant d’un forat negre. No obstant això es necessiten més observacions per assegurar-ho.

Sistema LB-1

By:

Josep Paula Costa Eva yusef