Eines de l'usuari

Forat negre

De EduWiki

Revisió de 18:59, 26 nov 2011; Nvila (Discussió | contribucions)

(dif) ←Versió més antiga | Versió actual (dif) | Versió més nova→ (dif)
Dreceres ràpides: navegació, cerca

Les imatges que arriben de l'espai i dels telescopis situats en terra són fascinants per la varietat de formes i colors que ofereixen a l'observador. Gràcies a elles, és possible reconèixer, amb una mica d'atenció, la infinita varietat dels cossos celestes que hi ha a l'univers: estrelles de tots colors i mides, galàxies amb la característica forma en espiral i nebuloses amb les formes i colors més diversos. Igual que en un gran parc natural sentim curiositat pels animals més exòtics, també en aquest immens zoològic còsmic ens sentim fascinats per uns exemplars més que per altres: són els cossos celestes més misteriosos i més difícils d'observar, la naturalesa encara no els coneix amb exactitud. Entre aquests cossos, els que més estimulen la imaginació són els For Negres. Els forats negres han passat a designar una mena de pou sense fons en el qual qualsevol cosa està destinada a desaparèixer sense deixar empremta.

Què són realment els forats negres?

En els primers anys d'aquest segle, amb l'aparició de la teoria de la relativitat general d'Einstein, es va descobrir que l'espai i el temps estan afectats per la presència de cossos massius i que el camp gravitatori és equivalent a una distorsió de l'espai-temps. Aquest concepte va ser desenvolupat pel físic alemany Karl Schwarzschd, que va posar les bases matemàtiques de la teoria dels forats negres.

D'on provenen els forats negres i com es formen?

Els forats negres, que des de 1967 deuen el seu nom a l'astrofísic nord-americà John Whecler, no són més que el producte final de l'evolució d'estrelles de gran massa (aproximadament una massa superior a 10 masses solars).

L'existència d'una estrella es basa en un delicat equilibri entre la pressió cap a l'exterior, exercida per la radiació que produeixen les reaccions nuclears que tenen lloc dins d'ella, i la pressió cap a l'interior deguda a la seva pròpia massa. No obstant això, aquesta condició no és estable, encara que amb el temps pateix diversos ajustaments. En realitat, a mesura que s'esgoten les reserves d'hidrogen, s'atenua també la pressió centrífuga de la radiació, i l'estrella va cap a una nova contracció gravitatòria. Llavors la temperatura central pateix un nou augment i s'inicien noves reaccions de fusió que, aquesta vegada, utilitzen els productes de les reaccions anteriors. D'aquesta manera, la contracció gravitatòria es bloqueja i l'estructura interna de l'estrella torna a estabilitzar-se. Al llarg de la seva vida, l'estrella passa moltes vegades per fases similars, però cada vegada són més breus. Quan l'estrella ha esgotat totes les seves reserves de combustible nuclear i ja no són possibles més reaccions, va cap a la seva darrera i definitiva contracció. A la pràctica, és un pas que suposa la mort de l'estrella. Ja en aquest punt, el seu destí ve determinat únicament per la massa. Si l'estrella té una massa inferior a poques masses solars, es continua contraient fins apagar-se lentament. I, al contrari, si la massa és molt gran, d'almenys 10 masses solars, la seva mort passa d'una manera molt més espectacular. L'estrella moribunda acaba la seva existència amb una enorme explosió durant la qual emet en pocs segons tanta energia com la que pot emetre el Sol en tota la seva vida.

Un esdeveniment així s'anomena explosió de supernova i produeix immenses núvols de gasos en expansió, que són les capes més externes de l'estrella llançades a l'espai. Però l'estrella deixa després seu una empremta més làbil de la seva existència amb l'explosió, el nucli pateix el que es diu un col·lapse gravitatori complet, durant el qual tota la massa que queda s'agrega en una esfera de dimensions extremadament compactes i d'una densitat igual a 10.000 vegades la del nucli atòmic. Es tracta, en realitat, d'una massa equivalent més o menys al vegades la del Sol, concentrada en una esfera de uns pocs quilòmetres de diàmetre. Es forma d'aquesta manera un forat negre.

Segons la teoria de la relativitat general formulada per Einstein, les lleis de la física estan influïdes pel camp gravitatori local. En especial, el pas del temps es produiria amb ritmes diversos en presència de camps gravitatoris de diferent intensitat. Per exemple el temps transcorreria més lentament en les proximitats d'un forat negre que prop del Sol. Però no només un forat negre influiria en el pas del temps, sinó que també l'espai al voltant d'ell tindria una estructura diferent. En efecte, segons la teoria de la relativitat general, la presència d'un camp gravitatori fort generat per un cos massiu com un forat negre distorsionaria l'estructura de l'espai circumdant, i fins i tot la seva mateixa geometria seria diferent. Això significa que, en les proximitats d'un forat negre, el camí més curt per unir dos punts en l'espai ja no és la línia recta, sinó una línia corba la forma de la qual ve determinada per l'entitat de la distorsió espacial i, consegüentment, per la massa mateixa del forat negre, això és el que passa a l'exterior.

Què hi ha realment dins d'un forat negre?

Es tracta d'una pregunta que durant molt de temps, potser sempre, quedarà sense resposta exacta. Les condicions físiques en l'interior d'un forat negre són tan diferents de qualsevol realitat reproduïble de manera experimental, que faran que qualsevol tipus de previsió resulti molt atrevida. Per aquest motiu, sorgeixen moltes teories que és difícil confirmar o desmentir. Entre les més audaces, cal esmentar la hipòtesi segons la qual els forats negres, pel fet de distorsionar d'una manera tan sensible l'espai i el temps, representen una mena de punt de pas entre dimensions diferents. En particular -prossegueix la hipòtesi- si entrés en un forat negre, es sortiria a un altre forat negre i, per tant, en un punt diferent de l'espai i potser també del temps. Per això, hi ha qui abriga la convicció que els forats negres poden constituir un mitjà per viatjar per l'espai a velocitats instantànies o, fins i tot, viatjar pel temps. Naturalment, en aquests casos resulta bastant difícil establir un límit exacte entre l'especulació teòrica i la fantasia. D'acord amb la física, la hipòtesi més creïble que coneixem és que qualsevol objecte que es precipités a un forat negre, quedaria destruït pel seu immens camp gravitatori. De fet, ja s'han descobert alguns forats negres, un d'ells concretament al centre de la nostra Via Làctia.

Enllaços
  • edu3.cat
  • edu365.cat
  • xtec.cat