agujero negro de schwarzschild

3
Agujero negro de Schwarzschild Geometría aparente del plano de la eclíptica en un sistema cuyo astro central es un agujero negro de Schwarzschild. Un agujero negro de Schwarzschild o agujero ne- gro estático es aquel que se define por un solo pará- metro, la masa M, más concretamente el agujero negro de Schwarzschild es una región del espacio-tiempo que queda delimitada por una superficie imaginaria llamada horizonte de sucesos. Esta frontera describe un espacio del cual ni siquiera la luz puede escapar, de ahí el nombre de agujero negro. Dicho espacio forma una esfera perfec- ta en cuyo centro se halla la singularidad; su radio recibe el nombre de radio de Schwarzschild. La fórmula de di- cho radio como se ha dicho depende únicamente de la masa del agujero: r s = 2GM c 2 , Donde G es la constante gravitatoria, M es la masa del agujero y c la velocidad de la luz. Cuanto mayor es la masa del agujero negro, la cual determina el grado de cur- vatura espacio-temporal, mayor es el radio de Schwarzs- child. La geometría del espacio-tiempo alrededor de un agujero u hoyo de Schwarschild viene dada por la métrica de Schwarzschild: g = -c 2 ( 1 - 2GM c 2 r ) dt dt + ( 1 - 2GM c 2 r ) -1 dr dr + r 2 ( dθ dθ + sin 2 θ dϕ dϕ ) Esta fue una de las primeras soluciones exactas de las ecuaciones de campo de Einstein de la relatividad gene- ral debida al físico alemán Karl Schwarzschild. Además las peculiaridades de la métrica para r <2GM/c 2 dieron lugar al concepto de agujero negro mismo. 1 Descripción fenomenológica La teoría de la relatividad predice que, dentro de un agu- jero negro de Schwarzschild, aparecerá una hipersuper- ficie límite teórica, tal que al acercarnos a ella el tensor de curvatura crece y crece sin límite. Ese tipo de objeto geométrico se conoce como singularidad espaciotempo- ral, y puede entenderse como un límite a partir del cual el espacio-tiempo no puede ser modelizado dentro de la teoría (se supone que cerca de la singularidad los efectos cuánticos son importantes). Además el espacio-tiempo dentro de la región de aguje- ro de Schwarzschild es geodésicamente incompleto para cualquier geodésica temporal dentro del agujero, lo cual significa que una partícula en caída libre dentro del agu- jero pasado un tiempo finito alcanzará la singularidad in- defectiblemente. Actualmente no disponemos de ningu- na teoría que nos diga qué pasa exactamente cuando una partícula alcanza la singularidad. En el caso de Schwarschild esta singularidad es de tipo temporal, si resultara que el hecho de llegar a una distan- cia suficientemente pequeña de la singularidad supusiera la destrucción de la partícula misma, como se supone a veces, entonces las partículas que se mueven a mayor ve- locidad dentro del agujero desaparecerían “volatizadas” más tarde y las más lentas antes. Ese hecho encaja con el carácter temporal de la singularidad, a diferencia de una singularidad espacial que puede entenderse más bien como un lugar geométrico. 2 Otros tipos de agujero negro Sin embargo, existen otros modelos más complicados de agujeros negros: El agujero negro de Kerr es un agujero negro en ro- tación definido no sólo por su masa sino también por su momento angular. Dicho agujero tiene una direc- ción privilegiada en el espacio y, por tanto, deja de ser isótropo. Este es el modelo que más se ajusta al tipo de agujeros negros que se pueden observar fru- to del colapso de estrellas supermasivas. El agujero negro de Reissner-Nordström es un agu- jero con carga eléctrica estático y posee unas pro- piedades especiales ya que no solo se forma una sin- gularidad gravitatoria sino también una singularidad 1

Upload: arturo-martos

Post on 03-Sep-2015

221 views

Category:

Documents


2 download

DESCRIPTION

Un agujero negro de Schwarzschild o agujero negroestático es aquel que se define por un solo parámetro,la masa M, más concretamente el agujero negrode Schwarzschild es una región del espacio-tiempo quequeda delimitada por una superficie imaginaria llamadahorizonte de sucesos. Esta frontera describe un espaciodel cual ni siquiera la luz puede escapar, de ahí el nombrede agujero negro. Dicho espacio forma una esfera perfectaen cuyo centro se halla la singularidad; su radio recibeel nombre de radio de Schwarzschild. La fórmula de dichoradio como se ha dicho

TRANSCRIPT

  • Agujero negro de Schwarzschild

    Geometra aparente del plano de la eclptica en un sistema cuyoastro central es un agujero negro de Schwarzschild.

    Un agujero negro de Schwarzschild o agujero ne-gro esttico es aquel que se dene por un solo par-metro, la masa M, ms concretamente el agujero negrode Schwarzschild es una regin del espacio-tiempo quequeda delimitada por una supercie imaginaria llamadahorizonte de sucesos. Esta frontera describe un espaciodel cual ni siquiera la luz puede escapar, de ah el nombrede agujero negro. Dicho espacio forma una esfera perfec-ta en cuyo centro se halla la singularidad; su radio recibeel nombre de radio de Schwarzschild. La frmula de di-cho radio como se ha dicho depende nicamente de lamasa del agujero:

    rs =2GMc2 ;

    Donde G es la constante gravitatoria, M es la masa delagujero y c la velocidad de la luz. Cuanto mayor es lamasa del agujero negro, la cual determina el grado de cur-vatura espacio-temporal, mayor es el radio de Schwarzs-child. La geometra del espacio-tiempo alrededor de unagujero u hoyo de Schwarschild viene dada por la mtricade Schwarzschild:

    g = c2 1 2GMc2r dt

    dt +

    1 2GMc2r

    1 dr dr +r2

    d d + sin2 d d

    Esta fue una de las primeras soluciones exactas de lasecuaciones de campo de Einstein de la relatividad gene-ral debida al fsico alemn Karl Schwarzschild. Ademslas peculiaridades de la mtrica para r < 2GM/c2 dieronlugar al concepto de agujero negro mismo.

    1 Descripcin fenomenolgicaLa teora de la relatividad predice que, dentro de un agu-jero negro de Schwarzschild, aparecer una hipersuper-cie lmite terica, tal que al acercarnos a ella el tensorde curvatura crece y crece sin lmite. Ese tipo de objetogeomtrico se conoce como singularidad espaciotempo-ral, y puede entenderse como un lmite a partir del cualel espacio-tiempo no puede ser modelizado dentro de lateora (se supone que cerca de la singularidad los efectoscunticos son importantes).Adems el espacio-tiempo dentro de la regin de aguje-ro de Schwarzschild es geodsicamente incompleto paracualquier geodsica temporal dentro del agujero, lo cualsignica que una partcula en cada libre dentro del agu-jero pasado un tiempo nito alcanzar la singularidad in-defectiblemente. Actualmente no disponemos de ningu-na teora que nos diga qu pasa exactamente cuando unapartcula alcanza la singularidad.En el caso de Schwarschild esta singularidad es de tipotemporal, si resultara que el hecho de llegar a una distan-cia sucientemente pequea de la singularidad supusierala destruccin de la partcula misma, como se supone aveces, entonces las partculas que se mueven a mayor ve-locidad dentro del agujero desapareceran volatizadasms tarde y las ms lentas antes. Ese hecho encaja conel carcter temporal de la singularidad, a diferencia deuna singularidad espacial que puede entenderse ms biencomo un lugar geomtrico.

    2 Otros tipos de agujero negroSin embargo, existen otros modelos ms complicados deagujeros negros:

    El agujero negro de Kerr es un agujero negro en ro-tacin denido no slo por su masa sino tambin porsu momento angular. Dicho agujero tiene una direc-cin privilegiada en el espacio y, por tanto, deja deser istropo. Este es el modelo que ms se ajusta altipo de agujeros negros que se pueden observar fru-to del colapso de estrellas supermasivas.

    El agujero negro de Reissner-Nordstrm es un agu-jero con carga elctrica esttico y posee unas pro-piedades especiales ya que no solo se forma una sin-gularidad gravitatoria sino tambin una singularidad

    1

  • 2 2 OTROS TIPOS DE AGUJERO NEGRO

    en el campo elctrico generado por el agujero. Di-cho agujero est sujeto tambin a dos parmetros.Esta vez masa y carga. La existencia de tales aguje-ros no ha sido observada pero se podra concebir laposibilidad de crearlos en condiciones controladastales como aceleradores de partculas.

    Finalmente est el agujero negro de Kerr-Newman.Este tercer tipo de agujeros son el resultado de lacombinacin de los dos anteriores. Se tratara de losagujeros negros con carga y en rotacin. Estos agu-jeros dependeran de los tres parmetros, masa, mo-mento angular y carga. Adems, al rotar se provoca-ra un movimiento de cargas en su seno lo que con-llevara tambin a la generacin de un campo mag-ntico.

  • 33 Texto e imgenes de origen, colaboradores y licencias3.1 Texto

    Agujero negro de Schwarzschild Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Agujero_negro_de_Schwarzschild?oldid=74217747 Colabora-dores: AstroNomo, Joseaperez, Pieter, Lourdes Cardenal, Sms, Xenoforme, Rembiapo pohyiete (bot), Afnosol Bsaatenmtu, Robertec,KnightRider, Eskimbot, Maldoror, CEM-bot, Davius, Thijs!bot, Srengel, JAnDbot, Muro de Aguas, Urdangaray, Matdrodes, Muro Bot,StarBOT, Kikobot, D.F.A.R.R., Diegusjaimes, Axel H, Kismalac, Messicraks, MerlIwBot, KLBot2, Legobot y Annimos: 14

    3.2 Imgenes Archivo:Schwarzchild-metric.jpg Fuente: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f3/Schwarzchild-metric.jpg Licencia:

    Public domain Colaboradores: ? Artista original: ?

    3.3 Licencia de contenido Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0

    Descripcin fenomenolgica Otros tipos de agujero negro Texto e imgenes de origen, colaboradores y licenciasTextoImgenesLicencia de contenido