AGUJEROS NEGROS

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AGUJEROSNEGROS

• JAVIER DE LUCAS

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Contenidos

• Cuál es la definición de un agujero negro?
• Quién dice que existen los agujeros negros?
• Por qué son negros y por qué son agujeros?
• Cuántos tipos de agujeros negros existen?
• Si son negros Cómo podemos verlos?
• Existe evidencia o es sólo una teoría?

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Filosofía

• Desde épocas remotas el hombre ha intentado
  entender el origen y funcionamiento del
  Universo.
• De dónde viene el Universo?
• Hacia dónde va?
• Por qué estamos aquí?
• Por qué el Universo es como es?
• ??????

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Filosofía

• Hemos llegado a un nivel de conocimiento muy alto
  sobre la gravedad, comenzando con la ley de
  Gravitación de Newton.

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Ley de gravitación de Newton

• Acción a distancia

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• Existe una definición de un agujero negro desde
  1798

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• Una estrella luminosa, de densidad igual que la
  de la Tierra, con diámetro 250 veces más que el
  del Sol, como consecuencia de su fuerza de
  atracción, no va a dejar que la luz llegue a
  nosotros. Entonces es posible que las masas
  luminosas más grandes del Universo no sean
  visibles!

Pierre Laplace, El Sistema del Mundo, Libro 5,
Capítulo VI (1798).
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Más reciente

• Un cuerpo cósmico de intensidad gravitacional tan
  alta que ni la luz puede escapar de él

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Newton GRAVITACION UNIVERSAL

• La velocidad de escape de la luz desde una
  estrella depende tanto de la masa de la estrella
  como de su radio.

? Radio Schwarzchild
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Einstein Relatividad

• Líneas rectas en un espacio curvo.

Información sobre el espacio
Información sobre distribución de la masa y
energía
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Espacio-tiempo alrededor del Sol
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Espacio-tiempo alrededor del Sol, comprimido en
un agujero negro
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Tipos de órbitas
Alrededor del agujero
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UNA DE LAS SOLUCIONES DE LA TEORIA DE LA
RELATIVIDAD
En 4 dimensiones
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Horizonte de eventos
Agujero negro
0.9c 1.1c 1.5c 2c
singularidad
v c Esfera de fotones
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TIPOS DE AGUJEROS NEGROS

• Existen agujeros negros de tres tamaños
• Masa estelar más de 20 veces la masa del
  Sol
• Resultado de la explosión de una estrella masiva
• Super Masivos (Galaxias activas)
• Millones de veces la masa del Sol
• Se encuentran en el centro de las galaxias
• Mini agujeros negros (Hawking)

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Actividad

• Vamos a convertir nuestra Tierra en un agujero
  negro.

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HOJA DE CALCULO I
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HOJA DE CALCULO II
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• Si los agujeros negros son negros, cómo podemos
  verlos?

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El Espectro Electromagnético abarca mucho más de
lo que podemos ver
Rayos gamma Rayos X Visible
Infrarrojo Microondas Radio
Ultravioleta
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Método 1
Cómo podemos verlos?
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Sistemas de estrellas binarias

• Los agujeros negros son a menudo parte de un
  sistema de estrellas binarias, en los que dos
  estrellas giran una en torno a la otra.
• Lo que vemos desde la Tierra es una estrella
  visible que orbita alrededor de lo que parece ser
  el vacío.

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Sistemas de estrellas binarias
BINARIAS
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(No Transcript)
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Sistemas de estrellas binarias

• Podemos deducir la masa del agujero negro por la
  órbita de la estrella visible que gira en torno a
  él.
• Cuanto mayor es un agujero negro, mayor es el
  empuje gravitacional y mayor el efecto sobre la
  estrella visible.

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Método 2
Cómo podemos verlos?
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Rayos X a partir de agujeros negros

• El Gas que circula hacia la superficie de un
  agujero negro cae y produce rayos X.

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F O T O C H A N D R A

• Cuando hay un agujero negro, el gas pasa el
  horizonte de sucesos y desaparece sin dejar
  rastro.
• Eso es una señal bien clara de un agujero negro.
• Observaciones de Chandra ? existencia de
  horizonte de sucesos.

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IMAGENES
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Rayos X a partir de agujeros negros

• Los rayos X revelan altas temperaturas y unos
  fenómenos altamente energéticos.
• Los datos de los satélites actuales se toman del
  observatorio de rayos X Chandra, del XMM y del
  Rossi X-ray Timing Explorer

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Rayos X a partir de agujeros negros

• En los sistemas binarios cercanos, la materia
  fluye desde una estrella normal hacia un agujero
  negro.
• Los rayos X son emitidos desde el disco de gas
  caliente que se arremolina alrededor del agujero
  negro.

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IMAGENES
Imágenes óptica y en rayos X de NGC 253
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Método 3
Cómo podemos verlos?
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Óptico

• Las imágenes ópticas observan regiones centrales
  de otras galaxias.
• Remolinos de materia giran alrededor de un
  agujero negro central.
• El gas próximo a un agujero negro hace que se
  caliente a temperaturas del ultravioleta y rayos
  X.
• Esto calienta el gas que lo rodea, por lo que se
  muestra rojo en el óptico.

/
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(No Transcript)
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Método 4
Cómo podemos verlos?
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Ultravioleta
Ver la materia que desaparece

• El telescopio Hubble ha observado los pulsos de
  luz ultravioleta emitidos por la materia cuando
  cae en el interior de un agujero negro.
• Estos pulsos surgen a partir de la materia que
  orbita alrededor de la fuente de gravedad intensa
  de un agujero negro.

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Ultravioleta
Visible
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Método 5
Cómo podemos verlos?
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Rayos gamma

• Los rayos gamma se han revelado como los
  fenómenos más energéticos del Universo.
• Los chorros en las galaxias activas emiten rayos
  gamma y ondas de radio.

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Observatorio de rayos gamma Compton
Premio Nobel, 1927
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V4641 Sagittarius
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Imagen Radio
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Método 6
Cómo podemos verlos?
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ONDAS
GRAVITATORIAS
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Observatorio LIGO en Livingston
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Colaboración LIGO Detección directa
Fuentes astrofísicas de ondas de gravedad
Detectores en la tierra LIGO, GEO, TAMA, Virgo
Detectores en espacio LISA
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EL CHANDRA
Subrahmanyan Chandrasekhar (1910-1995) Premio
Nobel, 1983
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Observatorio de rayos X Chandra
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Dónde está Chandra?
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(No Transcript)
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Chandra detalles de dos agujeros negros

• La siguiente secuencia muestra
• La mejor imagen de rayos X de Chandra,
• Después, los agujeros negros están marcados.
• Los astrónomos creen que estos agujeros negros y
  sus galaxias están en órbita y que se combinarán
  eventualmente.

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• best_of_bh_lg.mpg

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(No Transcript)
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NOAO Óptico y Chandra rayos X secuencia de M74

• En la siguiente secuencia se muestra una imagen
  de una galaxia a 32 millones de años luz de la
  Tierra.
• La secuencia muestra imágenes ópticas y de rayos
  X del mismo agujero negro.

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(No Transcript)
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Stephen Hawking

• Un agujero negro tiene
• - Masa
• - Carga
• Momento angular...

y Radiación Hawking!
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Concepto de Stringy Fuzzball(Samir Mathur)

• IMAGENES

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Horizonte de eventos
Agujero negro
c
singularidad
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Basado en este concepto, hay una nueva teoría de
Hawking
publicado en julio de 2005
La información dentro de un agujero negro no
está perdida... Un agujero negro se puede abrir!
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AGUJEROS NEGROS

• Preguntas, dudas, comentarios, ?

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AGUJEROS NEGROS
FIN