Astronomía

¿Los objetos pierden impulso a medida que se expande el espacio?

¿Los objetos pierden impulso a medida que se expande el espacio?


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Hasta donde yo sé, se puede considerar que las longitudes de onda de los fotones aumentan a medida que el espacio se expande, haciéndolos perder energía e impulso. ¿Se aplica lo mismo a los objetos físicos? Entiendo que la velocidad de un fotón es la misma independientemente del sistema de referencia, y lo mismo no se aplica a los objetos físicos, pero ¿es posible dibujar algún tipo de analogía, por ejemplo, el impulso de un objeto lanzado desde la Tierra (descuidar efectos no cosmológicos) disminuyen constantemente cuando se miran desde la Tierra?


GR no tiene marcos de referencia globales, por lo que no podemos decir si un proyectil lanzado desde la galaxia A se ralentiza en relación con la galaxia A debido a la expansión cosmológica cuando está a una distancia cosmológica. Sin embargo, suponga que la galaxia A y la galaxia B están en reposo en relación con el flujo del Hubble. Podemos preguntarnos si la velocidad del proyectil relativa a B, cuando llega a B, es menor que su velocidad relativa a A, cuando se lanza desde A.

Hay un par de formas sencillas de ver que la respuesta es sí.

Uno es considerar el hecho de que las partículas masivas ultrarelativistas deben tener el mismo comportamiento que las partículas sin masa. Por ejemplo, la gente ni siquiera sabía que los neutrinos tenían masa. Entonces, un neutrino ultrarelativista, al igual que un fotón, tiene que perder impulso y energía para cuando llega a B. Si esto es válido para las partículas ultrarelativistas que tienen masa, entonces esperamos que se mantenga también para las partículas de menor energía que tienen masa. , porque esperamos que el comportamiento varíe suavemente con la energía.

Otra forma de ver esto es que sabemos que el universo se enfrió a medida que se expandió. Esto significa que las partículas masivas deben haber perdido energía. No podemos culpar de esto a las interacciones, porque en realidad la materia en los modelos cosmológicos estándar es un gas ideal. Entonces, el resultado debe ser el mismo, en promedio, para una partícula que simplemente viaja libremente. Si no hubiera tal tendencia de que el movimiento se estableciera en el flujo del Hubble, entonces no tendríamos un flujo del Hubble ahora.

Sin embargo, no es cierto que los factores de desplazamiento al rojo sean los mismos para las partículas ultrarelativistas que para las no relativistas. El efecto es mayor para las partículas ultrarelativistas, razón por la cual el universo ya no está dominado por la radiación, aunque en un momento lo estuvo.


Para simplificar, me referiré al objeto lanzado como una sonda y a otros objetos cosmológicos como planetas (uno de los cuales es la Tierra).

No hay una buena respuesta a lo que sucede con la velocidad de la sonda en relación con la Tierra, ya que no hay una buena manera de definir una noción de velocidad relativa de objetos muy distantes en cosmología.

La velocidad de la sonda en relación con el planeta más cercano disminuirá con el tiempo. Esto sucede simplemente porque los planetas se están alejando unos de otros. Si imagina que los planetas y la sonda tienen una masa insignificante, de modo que no hay gravedad (y tampoco una constante cosmológica), todo tiene una velocidad constante, y la sonda eventualmente pasará por todos los planetas que tienen una velocidad más baja, y nunca pasará por ninguno. planeta que tiene una velocidad más alta, por lo que en última instancia terminará permanentemente entre planetas con velocidades un poco más altas y un poco más bajas, con una velocidad pequeña en relación con ellos. Para decirlo de otra manera, los objetos que inicialmente tienen una velocidad peculiar alta en relación con el flujo del Hubble terminan moviéndose con el flujo del Hubble, si espera lo suficiente.

El corrimiento al rojo cosmológico ocurre por la misma razón. Puede imaginar que la luz es absorbida / detectada por cada planeta que alcanza y luego reemitida con la misma frecuencia. La luz reemitida será detectada por el próximo planeta con un corrimiento al rojo o un corrimiento al azul dependiendo del movimiento relativo de esos dos planetas. En promedio, los planetas se están separando, por lo que cuanto más larga es la cadena de planetas, mayor es el corrimiento al rojo acumulado.

La densidad de energía del universo en la era actual es muy baja, por lo que este modelo sin gravedad es bastante preciso a distancias de cientos de millones de años luz. A escalas más grandes, ya no puede ignorar la curvatura del espacio-tiempo, pero la curvatura del espacio-tiempo no cambia fundamentalmente lo que sucede, solo lo deforma un poco. Es un error pensar que la pérdida de impulso se debe a alguna propiedad relativista general peculiar del espacio-tiempo, como la curvatura o la expansión intrínseca. Simplemente se debe al hecho de que los planetas (y las estrellas y galaxias) se están alejando unos de otros.


Pregunta ¿Universo sin bordes?

Hipotetizar sobre si hay un borde en el universo es como sugerir que hay un centro en el universo. Especula que el universo es una especie de volumen contenido de actividad evolutiva en lugar de una perspectiva dimensional en la que se desarrolla la realidad. O aceptas el concepto de un universo isotrópico y homogéneo, en el que no hay centro ni bordes, o no lo haces. Si acepta el concepto, entonces la noción de infinito proporciona la descripción que mejor describe su naturaleza infinita: ilimitado, ilimitado e infinito en el espacio-tiempo donde la extensión o el tamaño es imposible de medir o calcular.

Lo más cercano a lo que han llegado los científicos en una discusión que puede representar un universo más limitado es el debate sobre los patrones cosmológicos multipolares, tal como se presentan: `` De hecho, ese patrón puede ajustarse a una alineación cuadripolo con una probabilidad mucho mayor que la casualidad, lo que sugiere que los primeros El universo en su conjunto podría haber estado girando como una galaxia gigante ''. Un artículo anterior señaló que los científicos habían detectado un disco masivo similar a una galaxia en rotación del universo en formación temprana. Casi proporciona un sentido de lógica a la hipótesis del "biocosmos egoísta". Desde Newton, los científicos han intentado comprender la existencia descubriendo sus reglas subyacentes. El resultado de esta hipótesis ha sido un edificio masivo de la ley natural, y la biología se ha visto como una consecuencia de la construcción del universo, más que como un instigador. La Primera Ley del Movimiento de Isaac Newton describe el comportamiento de un cuerpo masivo en reposo o en movimiento lineal uniforme, es decir, sin acelerar ni girar. La Primera Ley establece: `` Un cuerpo en reposo permanecerá en reposo, y un cuerpo en movimiento permanecerá en movimiento a menos que sea actuado por una fuerza externa ''. En ese entonces, la mayoría de la gente creía que el estado natural de un cuerpo debía ser en reposo.

Pero, ¿y si el cosmos siempre estuviera girando o girando sobre su propia concepción? Esta propiedad de los cuerpos masivos para resistir cambios en su estado de movimiento se llama inercia, y esto conduce al concepto de marcos de referencia inerciales. Un sistema de referencia inercial puede describirse como un sistema de coordenadas tridimensional que no se acelera ni gira; sin embargo, puede tener un movimiento lineal uniforme con respecto a algún otro sistema de referencia inercial. Newton demostró que estas leyes del movimiento, combinadas con su ley de gravitación universal, explicaban las leyes del movimiento planetario de Kepler. En la física moderna, las leyes de conservación del momento, la energía y el momento angular tienen una validez más general que las leyes de Newton, ya que se aplican tanto a la luz como a la materia, y tanto a la física clásica como a la no clásica. Esto se puede decir simplemente, "El momento, la energía y el momento angular no se pueden crear ni destruir".

En el libro, 'The Evolutioning of Creation: Volume 2', el autor implica del movimiento que la distorsión forzada del espacio-tiempo interactúa con la masa de una manera que refleja su modelado de la existencia en el modelo propuesto previamente de inversión líquida inmersiva. Si bien el autor estaba trabajando para derivar las fuerzas necesarias para la evolución de las densidades de masa, también tropezó con la noción de la creación evolutiva de los elementos. La creación evolutiva de los elementos es comparable al desarrollo evolutivo de la división celular en que ambos dependen del propósito de la dirección en forma de polos electromagnéticos y / o gravitacionales.

Considerar una actitud direccional sobre la creación del universo sugiere que la propia existencia evolutiva, ya sea elemental o biológica, se basa en el movimiento. El movimiento requiere cambios con el tiempo. El concepto de movimiento requiere un marco dimensional de convergencia para el tejido del espacio-tiempo, en cuyo caso debe haber existido un tejido del espacio-tiempo despoblado que precedió a la noción de creación. Siempre ha sido mi premisa que la energía oscura, al ser la distribución más grande de la energía total, representa la base del espacio-tiempo y proporciona una inclusión neta cero de la materia en su conjunto, luego comienza como el 100% de la energía total. Considerando la teoría del 'Big Bang' desde un punto singular modelado a partir de una singularidad gravitacional, en lugar de eso, intente pensar en la teoría del 'Big Bang' a partir de un tejido preexistente de espacio-tiempo sin materia real, como el determinante unidimensional propuesto. . Luego comience a desplegar esta perspectiva dimensional para que la tela del espacio-tiempo exista primero en una tela de espacio-tiempo bidimensional, que es una expansión de nuestro espacio-tiempo unidimensional, y luego en una tela de espacio-tiempo tridimensional y así sucesivamente. La expectativa es que la creación de materia ordinaria tuvo lugar dentro de un medio preexistente de espacio-tiempo, ese medio preexistente que es responsable de nuestro universo en expansión: la energía oscura. De hecho, la existencia de la materia solo deformaría el tejido preexistente del espacio-tiempo. Quite la materia de densidad positiva y todavía tendrá un recipiente en el que existió una vez la materia. Sería lógico que este recipiente fuera uno de materia oscura, ya que la materia oscura no se vería afectada por la fuerza de la energía oscura.

El único problema con tal discusión es que parece que esta interpretación de los datos presenta más preguntas que respuestas. Si el universo alguna vez estuvo girando, entonces debemos explicar cómo continúa influyendo en el giro masivo cuando el universo ya no gira. También necesitaríamos explicar el evento que obligó al universo a dejar de girar, porque sin tal evento, la primera ley del movimiento implica que todavía debería estar girando o girando. Y si todavía está girando, ¿por qué no hay un centro en este universo en rotación?

Científicos del University College London y del Imperial College London han sometido esta suposición a su prueba más estricta hasta el momento y han encontrado solo una probabilidad de 1 entre 121.000 de que el universo no sea el mismo en todas las direcciones. Este estudio consideró la gama más amplia posible de universos con direcciones o giros preferidos y determinó qué patrones crearían en el CMB. Los resultados, publicados en la revista Physical Review Letters en 2016, muestran que ningún patrón coincidió y que lo más probable es que el universo no tenga dirección, afirmando: `` Hemos sometido esta suposición a su examen más riguroso hasta el momento, probando una gran variedad de giros ''. y ampliar universos que nunca antes se habían considerado. Cuando comparamos estas predicciones con las últimas mediciones del satélite Planck, encontramos pruebas abrumadoras de que el universo es el mismo en todas las direcciones. Si esta suposición es incorrecta, y nuestro universo gira o se estira en una dirección más que en otra, tendríamos que repensar nuestra imagen básica del universo ''.

Así que todavía hay problemas con la forma en que todo esto encajaría en la visión actual de nuestro universo evolutivo.


¿Cómo sabemos que el universo se está expandiendo y la luz no solo está perdiendo impulso?

Sabemos que el universo se está expandiendo porque la luz procedente de galaxias distantes se desplaza al rojo. ¿Cómo sabemos que el corrimiento al rojo no es el resultado de la pérdida de impulso de la luz durante períodos de tiempo increíblemente largos? (A medida que disminuye el impulso, aumenta la longitud de onda (p = h / λ))

¿Existen otros métodos para verificar que el universo se está expandiendo además de observar los desplazamientos al rojo de la luz?

Esta pregunta es extremadamente común, es probable que haya muchos temas buenos con más discusión si desea buscarlos.

Gran parte de la evidencia observacional del Big Bang proviene del estudio de su & # x27echo & # x27, el fondo cósmico de microondas (CMBR). Hay muchas mediciones que puede hacer con un mapa de calidad del CMBR y cada una de las que hacemos coincide con nuestras predicciones para un universo en expansión.

Otra buena prueba son las proporciones relativas de los elementos primordiales. Sabemos aproximadamente cuánto de cada materia había en el universo, 75% H 24% He y algo de litio. Sabemos cuánto tiempo estuvo el universo a cierta temperatura y conocemos las tasas de fusión y las tasas de desintegración de los isótopos inestables, por lo que deberíamos poder predecir esta proporción. Nuestras predicciones coinciden con nuestras observaciones.

Esta pregunta es extremadamente común, es probable que haya muchos temas buenos con más discusión si desea buscarlos.

Y si desea buscar más información más allá de Reddit, esta idea se llama luz cansada. Fue una propuesta seria en los primeros años de la cosmología, y vuelve a surgir de vez en cuando, pero simplemente no parece funcionar tan bien como un universo en expansión, especialmente a medida que llegan más y más datos.

Cuando decimos que el universo se & quot; cotiza en expansión & quot, ¿queremos decir que está confinado a un espacio finito que & # x27s & quot; se está haciendo más grande & quot y que existe un límite definido para el & quot; volumen transitable & quot para cualquier objeto tridimensional? ¿O simplemente que todo lo que existe está viajando más lejos el uno del otro en un espacio infinito?

Existen otros métodos para confirmar la expansión del universo, un ejemplo es la medición de la densidad de masa / energía en diferentes puntos de la historia del universo.

Gran parte de la evidencia se refiere a las leyes de la relatividad especial y sus predicciones. Dado que tanto sus predicciones como sus observaciones coinciden, la expansión del universo tiene una inmensa evidencia.

No hay forma de que la luz pierda un impulso que se ajuste a las mediciones. También vemos que las estructuras de las galaxias cambian con el tiempo, y rastrear eso conduce a una fase de un universo muy caliente y compacto.

La razón por la que sabemos que funciona es la falta de una forma de que la luz pierda impulso. No puede ser afectado por ninguna fuerza electromagnética o nuclear porque no es un átomo y no tiene electrones ni protones. La gravedad es la única fuerza que puede afectarla y los únicos objetos que pueden ralentizar la luz de una manera tan significativa como para desplazarla al rojo son los agujeros negros, que pudimos detectar debido a la curvatura de la luz a su alrededor. La energía oscura no le haría nada a la partícula / onda en sí, porque el espacio solo se expande dentro de sí mismo, pero hace que la brecha entre los cúmulos de galaxias crezca con el tiempo. Esto le da a la galaxia de la que vino un impulso en la dirección opuesta a la luz que hace que la luz se desplace al rojo.

Así que sé que este hilo es bastante antiguo, pero realmente no se explicó una gran cantidad de evidencia específica. La idea a la que te refieres se llama "Luz cansada" y originalmente era más popular que el universo en expansión como explicación de la Ley de Hubble.

Originalmente, para descartar la luz cansada, las personas miraron la llamada Prueba de Tolman, que mide el brillo de la superficie de las galaxias a diferentes distancias. El brillo de la superficie es la cantidad de energía que recibe de un área determinada en el. En un universo en expansión, se espera que el brillo de la superficie disminuya muy rápidamente, debido a los efectos combinados del desplazamiento al rojo (la luz pierde energía), la geometría (ley del cuadrado inverso) y la "dilatación del tiempo cósmico". En un escenario de luz cansada, no tiene este último y la distancia puede ser diferente. El problema con esto es que depende en gran medida de cómo evolucionen las galaxias.

Más allá de eso, una buena prueba de la dilatación del tiempo cosmológico es observar las supernoveas, particularmente las de tipo 1a, que son muy regulares. A medida que se alejan más, descubre que en realidad tardan más en iluminarse y luego se desvanecen. Enlace.

Sin embargo, la evidencia más condenatoria es el espectro del Fondo Cósmico de Microondas. El espectro (sobre el cielo) es un cuerpo negro perfecto dentro de la precisión de la medición. Esto significa que su espectro sigue muy de hecho la distribución de Planck que se espera de los emisores de cuerpo negro ideales. Sin embargo, con luz cansada, el universo temprano no emite el CMB cuando los electrones libres se despejan, sino que generalmente se debe a que las galaxias normales están extremadamente desplazadas al rojo. El problema con la luz cansada del CMB tiene que ser emitido por galaxias durante el tiempo cósmico, pero las galaxias no son buenos cuerpos negros. Además, la falta de expansión significa que la densidad de fotones no disminuye, por lo que igualar el espectro CMB es increíblemente difícil.

En un futuro algo lejano, la gente espera medir la "deriva del corrimiento al rojo", es decir, a medida que el universo se expande, los objetos se mueven a mayor distancia y a medida que se mueven a mayor distancia aumenta su corrimiento al rojo. Redshift es solo una medida de cuánto se ha estirado la luz. Es una medida increíblemente difícil de realizar, ya que el cambio en la "velocidad" es de 0,5 centímetros por segundo al año. Es increíblemente difícil de detectar y tomará décadas si las cosas salen según lo planeado. El telescopio europeo extremadamente grande está bien situado para hacer esto primero utilizando líneas de visión de cuásar, pero es muy exigente con los instrumentos. La precisión de la velocidad necesaria está mucho más allá de las necesidades de, digamos, velocidades radiales de exoplanetas. El Square Kilometer Array también espera hacer esto, pero cambiará la precisión por una gran cantidad de galaxias medidas, nuevamente, tomará décadas. Este sería el último clavo en el ataúd de las cosmologías estáticas.


Contenido

El primer objeto HH fue observado a fines del siglo XIX por Sherburne Wesley Burnham, cuando observó la estrella T Tauri con el telescopio refractor de 36 pulgadas (910 mm) en el Observatorio Lick y notó un pequeño parche de nebulosidad cerca. [1] Se pensó que era una nebulosa de emisión, que luego se conoció como Nebulosa de Burnham, y no fue reconocida como una clase distinta de objeto. [2] Se descubrió que T Tauri es una estrella muy joven y variable, y es el prototipo de la clase de objetos similares conocidos como estrellas T Tauri que aún no han alcanzado un estado de equilibrio hidrostático entre el colapso gravitacional y la generación de energía a través de la fusión nuclear. en sus centros. [3] Cincuenta años después del descubrimiento de Burnham, se descubrieron varias nebulosas similares con apariencia casi de estrella. Tanto Haro como Herbig hicieron observaciones independientes de varios de estos objetos en la Nebulosa de Orión durante la década de 1940. Herbig también miró la nebulosa de Burnham y descubrió que mostraba un espectro electromagnético inusual, con líneas de emisión prominentes de hidrógeno, azufre y oxígeno. Haro descubrió que todos los objetos de este tipo eran invisibles en luz infrarroja. [2]

Tras sus descubrimientos independientes, Herbig y Haro se conocieron en una conferencia de astronomía en Tucson, Arizona, en diciembre de 1949. Inicialmente, Herbig había prestado poca atención a los objetos que había descubierto, y estaba principalmente preocupado por las estrellas cercanas, pero al escuchar los hallazgos de Haro, llevó a cabo estudios más detallados de ellos. El astrónomo soviético Viktor Ambartsumian dio a los objetos su nombre (objetos Herbig-Haro, normalmente abreviado como objetos HH) y, basándose en su aparición cerca de estrellas jóvenes (unos cientos de miles de años), sugirió que podrían representar una etapa temprana en la formación. de las estrellas T Tauri. [2] Los estudios de los objetos HH mostraron que estaban altamente ionizados, y los primeros teóricos especularon que eran nebulosas de reflexión que contenían estrellas calientes de baja luminosidad en su interior. Pero la ausencia de radiación infrarroja de las nebulosas significaba que no podía haber estrellas dentro de ellas, ya que estas habrían emitido abundante luz infrarroja. En 1975, el astrónomo estadounidense R. D. Schwartz teorizó que los vientos de las estrellas T Tauri producen choques en el medio ambiente en el encuentro, lo que resulta en la generación de luz visible. [2] Con el descubrimiento del primer chorro proto-estelar en HH 46/47, quedó claro que los objetos HH son, de hecho, fenómenos inducidos por choques con choques impulsados ​​por un chorro colimado de protoestrellas. [2] [4]

Las estrellas se forman por el colapso gravitacional de las nubes de gas interestelares. A medida que el colapso aumenta la densidad, la pérdida de energía radiativa disminuye debido al aumento de la opacidad. Esto eleva la temperatura de la nube lo que evita un mayor colapso y se establece un equilibrio hidrostático. El gas continúa cayendo hacia el núcleo en un disco giratorio. El núcleo de este sistema se llama protoestrella. [5] Parte del material de acumulación se expulsa a lo largo del eje de rotación de la estrella en dos chorros de gas parcialmente ionizado (plasma). [6] El mecanismo para producir estos chorros bipolares colimados no se comprende del todo, pero se cree que la interacción entre el disco de acreción y el campo magnético estelar acelera parte del material de acreción desde unas pocas unidades astronómicas de la estrella lejos del disco. avión. A estas distancias, el flujo de salida es divergente, extendiéndose en un ángulo en el rango de 10-30 °, pero se vuelve cada vez más colimado a distancias de decenas a cientos de unidades astronómicas de la fuente, ya que su expansión está restringida. [7] [8] Los chorros también se llevan el exceso de momento angular resultante de la acumulación de material en la estrella, que de otro modo haría que la estrella rote demasiado rápido y se desintegre. [8] Cuando estos chorros chocan con el medio interestelar, dan lugar a pequeños parches de emisión brillante que comprenden los objetos HH. [9]

La emisión electromagnética de los objetos HH se produce cuando sus ondas de choque asociadas chocan con el medio interestelar, creando lo que se denomina "superficies de trabajo terminales". [10] El espectro es continuo, pero también tiene líneas de emisión intensas de especies neutras e ionizadas. [6] Las observaciones espectroscópicas de los cambios Doppler de los objetos HH indican velocidades de varios cientos de kilómetros por segundo, pero las líneas de emisión en esos espectros son más débiles de lo que se esperaría de tales colisiones de alta velocidad. Esto sugiere que parte del material con el que chocan también se mueve a lo largo del rayo, aunque a menor velocidad. [11] [12] Las observaciones espectroscópicas de los objetos HH muestran que se están alejando de las estrellas fuente a velocidades de varios cientos de kilómetros por segundo. [2] [13] En años recientes, la alta resolución óptica del Telescopio Espacial Hubble ha revelado el movimiento adecuado (movimiento a lo largo del plano del cielo) de muchos objetos HH en observaciones espaciadas con varios años de diferencia. [14] [15] A medida que se alejan de la estrella madre, los objetos HH evolucionan significativamente, variando en brillo en escalas de tiempo de unos pocos años. Los nudos o grupos compactos individuales dentro de un objeto pueden iluminarse y desvanecerse o desaparecer por completo, mientras que se ha observado que aparecen nuevos nudos. [8] [10] Estos surgen probablemente debido a la precesión de sus chorros, [16] [17] junto con las erupciones intermitentes y pulsantes de sus estrellas madre. [9] Los chorros más rápidos alcanzan a los chorros más lentos anteriores, creando las llamadas "superficies de trabajo internas", donde las corrientes de gas chocan y generan ondas de choque y las consiguientes emisiones. [18]

Se estima que la masa total expulsada por las estrellas para formar objetos HH típicos es del orden de 10 −8 a 10 −6 M por año, [16] una cantidad muy pequeña de material en comparación con la masa de las propias estrellas [19], pero que asciende aproximadamente al 1-10% de la masa total acumulada por las estrellas fuente en un año. [20] La pérdida de masa tiende a disminuir con la edad de la fuente. [21] Las temperaturas observadas en los objetos HH son típicamente entre 9.000 y 12.000 K, [22] similares a las que se encuentran en otras nebulosas ionizadas como las regiones H II y las nebulosas planetarias. [23] Las densidades, por otro lado, son más altas que en otras nebulosas, oscilando entre algunos miles y algunas decenas de miles de partículas por cm 3, [22] en comparación con unos pocos miles de partículas por cm 3 en la mayoría de H II regiones y nebulosas planetarias. [23]

Las densidades también disminuyen a medida que la fuente evoluciona con el tiempo. [21] Los objetos de HH consisten principalmente en hidrógeno y helio, que representan aproximadamente el 75% y el 24% de su masa, respectivamente. Alrededor del 1% de la masa de los objetos HH está formada por elementos químicos más pesados, como oxígeno, azufre, nitrógeno, hierro, calcio y magnesio. Las abundancias de estos elementos, determinadas a partir de las líneas de emisión de los iones respectivos, son generalmente similares a sus abundancias cósmicas. [19] Se cree que muchos compuestos químicos que se encuentran en el medio interestelar circundante, pero que no están presentes en el material de origen, como los hidruros metálicos, han sido producidos por reacciones químicas inducidas por el choque. [7] Alrededor del 20-30% del gas en los objetos HH se ioniza cerca de la estrella fuente, pero esta proporción disminuye a distancias crecientes. Esto implica que el material se ioniza en el chorro polar y se recombina a medida que se aleja de la estrella, en lugar de ser ionizado por colisiones posteriores. [22] Una descarga al final del chorro puede re-ionizar algo de material, dando lugar a "tapas" brillantes. [6]

Los objetos HH se nombran aproximadamente en el orden de su identificación, siendo HH 1/2 los primeros en ser identificados. [24] Actualmente se conocen más de mil objetos individuales. [7] Siempre están presentes en las regiones H II de formación de estrellas y, a menudo, se encuentran en grandes grupos. [9] Por lo general, se observan cerca de los glóbulos de Bok (nebulosas oscuras que contienen estrellas muy jóvenes) y, a menudo, emanan de ellos. Se han visto varios objetos HH cerca de una sola fuente de energía, formando una cadena de objetos a lo largo de la línea del eje polar de la estrella madre. [7] El número de objetos HH conocidos ha aumentado rápidamente en los últimos años, pero esa es una proporción muy pequeña de los 150.000 estimados en la Vía Láctea, [25] la gran mayoría de los cuales están demasiado lejos para ser resuelto. La mayoría de los objetos HH se encuentran aproximadamente a un pársec de su estrella madre. Muchos, sin embargo, se ven a varios pársecs de distancia. [21] [22]

HH 46/47 se encuentra a unos 450 parsecs (1.500 años luz) del Sol y funciona con una protoestrella binaria de clase I. El chorro bipolar se estrella contra el medio circundante a una velocidad de 300 kilómetros por segundo, produciendo dos casquetes de emisión con una separación de aproximadamente 2,6 parsecs (8,5 años luz). El flujo de salida del chorro está acompañado por un flujo de salida de gas molecular de 0,3 parsecs (0,98 años luz) de largo que es arrastrado por el propio chorro. [7] Los estudios infrarrojos realizados por el telescopio espacial Spitzer han revelado una variedad de compuestos químicos en el flujo de salida molecular, que incluyen agua (hielo), metanol, metano, dióxido de carbono (hielo seco) y varios silicatos. [7] [26] Ubicado a unos 460 parsecs (1.500 años luz) de distancia en la nube molecular Orión A, el HH 34 es producido por un chorro bipolar altamente colimado impulsado por una protoestrella de clase I. La materia en el chorro se mueve a unos 220 kilómetros por segundo. Dos choques de arco brillantes, separados por aproximadamente 0,44 parsecs (1,4 años luz), están presentes en los lados opuestos de la fuente, seguidos de una serie de más débiles a distancias más grandes, lo que hace que todo el complejo sea de unos 3 parsecs (9,8 años luz). largo. El chorro está rodeado por un flujo de salida molecular débil de 0,3 parsecs (0,98 años luz) cerca de la fuente. [7] [27]

Las estrellas de las que se emiten los chorros de HH son todas estrellas muy jóvenes, de unas pocas decenas de miles a aproximadamente un millón de años. Las más jóvenes de ellas siguen siendo protoestrellas en proceso de recolección de los gases circundantes. Los astrónomos dividen estas estrellas en clases 0, I, II y III, de acuerdo con la cantidad de radiación infrarroja que emiten las estrellas. [28] Una mayor cantidad de radiación infrarroja implica una mayor cantidad de material más frío que rodea a la estrella, lo que indica que aún se está fusionando. La numeración de las clases surge porque los objetos de clase 0 (los más jóvenes) no se descubrieron hasta que ya se habían definido las clases I, II y III. [29] [28]

Los objetos de clase 0 tienen solo unos pocos miles de años y son tan jóvenes que aún no están experimentando reacciones de fusión nuclear en sus centros. En cambio, están alimentados solo por la energía potencial gravitacional liberada cuando el material cae sobre ellos. [30] En su mayoría contienen salidas moleculares con velocidades bajas (menos de cien kilómetros por segundo) y emisiones débiles en las salidas. [17] La ​​fusión nuclear ha comenzado en los núcleos de los objetos de Clase I, pero el gas y el polvo siguen cayendo sobre sus superficies desde la nebulosa circundante, y la mayor parte de su luminosidad se debe a la energía gravitacional. Por lo general, todavía están envueltos en densas nubes de polvo y gas, que oscurecen toda su luz visible y, como resultado, solo se pueden observar en longitudes de onda infrarroja y de radio. [31] Los flujos de salida de esta clase están dominados por especies ionizadas y las velocidades pueden variar hasta 400 kilómetros por segundo. [17] La ​​caída de gas y polvo ha terminado en gran medida en los objetos de Clase II (estrellas clásicas T Tauri), pero todavía están rodeados por discos de polvo y gas, y producen débiles salidas de baja luminosidad. [17] Los objetos de clase III (estrellas T Tauri de línea débil) solo tienen vestigios de su disco de acreción original. [28]

Aproximadamente el 80% de las estrellas que dan lugar a objetos HH son sistemas binarios o múltiples (dos o más estrellas orbitando entre sí), que es una proporción mucho mayor que la encontrada para las estrellas de baja masa en la secuencia principal. Esto puede indicar que es más probable que los sistemas binarios generen los chorros que dan lugar a los objetos HH, y la evidencia sugiere que los mayores flujos de salida de HH podrían formarse cuando los sistemas de estrellas múltiples se desintegran. [32] Se cree que la mayoría de las estrellas se originan en múltiples sistemas estelares, pero que una fracción considerable de estos sistemas se interrumpe antes de que sus estrellas alcancen la secuencia principal debido a interacciones gravitacionales con estrellas cercanas y densas nubes de gas. [32] [33]

El primer y único objeto Herbig-Haro a gran escala (hasta mayo de 2017) alrededor de una enana proto-marrón es HH 1165, que está conectado a la enana proto-marrón Mayrit 1701117. HH 1165 tiene una longitud de 0,8 años luz (0,26 parsec) y se encuentra en las proximidades del cúmulo sigma Orionis. Anteriormente, solo se encontraban pequeños mini-chorros (≤0.03 parsec) alrededor de las enanas proto-marrones. [34] [35]

Los objetos HH asociados con estrellas muy jóvenes o protoestrellas muy masivas a menudo quedan ocultos a la vista en longitudes de onda ópticas por la nube de gas y polvo a partir de la cual se forman. El material que interviene puede disminuir la magnitud visual en factores de decenas o incluso cientos en longitudes de onda ópticas. Estos objetos profundamente incrustados solo pueden observarse en longitudes de onda de infrarrojos o de radio, [36] generalmente en las frecuencias de emisión de hidrógeno molecular caliente o de monóxido de carbono caliente. [37] En los últimos años, las imágenes infrarrojas han revelado docenas de ejemplos de "objetos HH infrarrojos". La mayoría se parecen a las ondas de proa (similares a las olas en la cabeza de un barco), por lo que generalmente se las conoce como "choques de proa" moleculares. La física de los choques de arco infrarrojos se puede entender de la misma manera que la de los objetos HH, ya que estos objetos son esencialmente los mismos: choques supersónicos impulsados ​​por chorros colimados de los polos opuestos de una protoestrella. [38] Son solo las condiciones en el chorro y la nube circundante las que son diferentes, lo que provoca la emisión infrarroja de las moléculas en lugar de la emisión óptica de los átomos e iones. [39] En 2009 el acrónimo "MHO", para Objeto de línea de emisión de hidrógeno molecular, fue aprobado para tales objetos, detectados en el infrarrojo cercano, por el Grupo de Trabajo de Designaciones de la Unión Astronómica Internacional, y se ha incluido en su Referencia en línea Diccionario de nomenclatura de objetos celestes. [38] El catálogo MHO contiene más de 2000 objetos.


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Como oncólogo, Adam Dicker ha visto cómo los tratamientos contra el cáncer pueden golpear el cuerpo para eliminar los tumores, lo que a veces conduce al deterioro de los huesos, más infecciones y ciclos de sueño descontrolados. Pero otros han observado dolencias similares.

Imagen: Thomas y la canica azul

Una foto del astronauta de la ESA Thomas Pesquet durante la segunda caminata espacial para actualizar el sistema de energía de la Estación Espacial Internacional, tomada por el astronauta de la NASA Shane Kimbrough.

El Telescopio Webb de la NASA utilizará quásares para descubrir los secretos del universo temprano

Los quásares son agujeros negros supermasivos muy brillantes, distantes y activos que tienen de millones a miles de millones de veces la masa del Sol. Normalmente ubicados en los centros de las galaxias, se alimentan de materia que cae y desatan fantásticos.

La vida en estos sistemas estelares podría haber detectado la Tierra.

Los científicos de la Universidad de Cornell y el Museo Estadounidense de Historia Natural han identificado 2.034 sistemas estelares cercanos, dentro de la pequeña distancia cósmica de 326 años luz, que podrían encontrar la Tierra simplemente con mirar nuestra palidez.

Los astrónomos descubren tres nuevas galaxias enanas débiles

Al analizar los datos del Dark Energy Survey (DES), un equipo internacional de astrónomos ha realizado una búsqueda de galaxias enanas débiles cercanas. Como resultado, detectaron tres de esos objetos alrededor de la Galaxia del Escultor. .

Los telescopios espaciales podrían proporcionar imágenes de siguiente nivel de los horizontes de eventos de los agujeros negros

En 2019, el mundo recibió la primera imagen de un agujero negro, que se capturó originalmente en 2017. La hazaña fue ampliamente anunciada como un salto adelante para la astrofísica, apoyando la teoría de la relatividad de Einstein. .

Las biosferas similares a la Tierra en otros planetas pueden ser raras

Un nuevo análisis de exoplanetas conocidos ha revelado que las condiciones similares a las de la Tierra en planetas potencialmente habitables pueden ser mucho más raras de lo que se pensaba. El trabajo se centra en las condiciones necesarias para la fotosíntesis basada en oxígeno.

Primera vista clara de un caldero hirviendo donde nacen las estrellas

Los investigadores de la Universidad de Maryland crearon la primera imagen de alta resolución de una burbuja en expansión de plasma caliente y gas ionizado donde nacen las estrellas. Las imágenes anteriores de baja resolución no mostraban claramente la burbuja o la revelación.

Cuidado con la brecha: los científicos usan la masa estelar para vincular exoplanetas con discos formadores de planetas

Utilizando datos de más de 500 estrellas jóvenes observadas con el Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA), los científicos han descubierto un vínculo directo entre las estructuras de discos protoplanetarios, los discos que forman planetas.

Menos metal, más rayos X: una nueva investigación revela la clave para la alta luminosidad de los agujeros negros

Un artículo reciente publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, dirigido por el Dr. Kostas Kouroumpatzakis, del Instituto de Astrofísica de la Fundación para la Investigación y Tecnología, Hellas (IA-FORTH), y.

La radio nocturna podría ayudar a revelar detalles de exoplanetas

Todavía no podemos detectarlos, pero las señales de radio de sistemas solares distantes podrían proporcionar información valiosa sobre las características de sus planetas.

Europa busca astronautas discapacitados, más mujeres en el espacio

La Agencia Espacial Europea dice que quedó "impresionado" por el número récord de solicitantes, más de 22.000, con la esperanza de convertirse en la próxima generación de viajeros espaciales del continente, incluidas más mujeres que nunca y unas 200 personas.

Imagen: 'Delta escarpada' del cráter Jezero

La foto favorita de un científico del rover Perseverance de la joven misión a Marte proporciona un nuevo ángulo sobre una característica de la superficie antigua e intrigante.

Vídeo: simulación de la reentrada atmosférica en un túnel de viento de plasma

Simulando el quemado durante la reentrada atmosférica de uno de los elementos más voluminosos a bordo de un satélite típico utilizando un túnel de viento de plasma.

Para descubrir cómo crecen las galaxias, estamos haciendo zoom en el cielo nocturno y capturando explosiones cósmicas.

En toda Australia, los astrónomos están utilizando tecnologías de vanguardia para capturar el cielo nocturno, con la esperanza de abordar eventualmente algunas de nuestras preguntas más importantes sobre el universo.

Xi elogia el 'nuevo horizonte' de la humanidad en el chat espacial con astronautas

El miércoles, el presidente Xi Jinping elogió el trabajo de tres astronautas que construyen la primera estación espacial de China como la apertura de "nuevos horizontes" en el intento de la humanidad por explorar el cosmos.


¿Los objetos pierden impulso a medida que se expande el espacio? - Astronomía

¿Los asteroides chocan contra el Sol como chocan contra los planetas y las lunas?

Nunca se ha observado que ningún asteroide golpee el Sol, ¡pero eso no significa que no sea así! Los asteroides normalmente se contentan con permanecer en el cinturón de asteroides entre Marte y Júpiter, pero ocasionalmente algo los saca de sus órbitas originales y se precipitan hacia el interior del sistema solar. A menudo se piensa que el "algo" que cambia las órbitas de los asteroides es el efecto Yarkovsky (ilustrado aquí). Se sabe que Júpiter tiene un fuerte efecto sobre el cinturón de asteroides. La gravedad de Júpiter interactúa con el Cinturón para formar los huecos de Kirkwood.Las órbitas dentro de una brecha de Kirkwood no son estables, y cualquier asteroide cuya órbita se adentre en dicha región eventualmente será arrastrado a una órbita diferente, lo que puede llevarlo al interior del sistema solar. Por lo tanto, las brechas de Kirkwood casi no tienen asteroides. Además de la influencia de Júpiter, los impactos aleatorios ocasionales dentro del cinturón probablemente envíen piezas de asteroides volando hacia el interior del sistema solar.

Una vez que se dirigen hacia el Sol, podría pensar que debería estar garantizado que golpearán el Sol, ¡pero ese no es el caso! En realidad, es difícil que algo que está en órbita caiga completamente hacia el Sol. Esto se debe a una propiedad de los objetos en órbita llamada momento angular. El impulso angular es una especie de medida de cuánto gira algo alrededor de un punto central. La razón por la que esto es importante es que uno de los principios fundamentales de la física es que se debe conservar el momento angular. Para que algo caiga al Sol, tiene que perder casi todo su momento angular de alguna manera, de modo que caiga directamente hacia el Sol. Si se aleja un poco, en lugar de caer, el asteroide simplemente caerá muy cerca y luego saldrá disparado lejos del Sol. Probablemente sea bastante raro que un asteroide pierda todo su momento angular y caiga directamente hacia el Sol. Sin embargo, puede haber bastantes que pierdan lo suficiente como para acercarse al Sol y vaporizarse.

Como mencioné, nunca hemos visto un asteroide acercarse al Sol y vaporizarse. Esto se debe a que los asteroides son pequeñas rocas o piezas de metal, e incluso cuando se vaporizan, son difíciles de ver. Los cometas, por otro lado, emiten enormes columnas de gas brillante cuando se acercan al Sol, lo que los hace muy fáciles de detectar. El satélite SOHO ha detectado más de 1100 cometas conocidos como "pastores solares". Estos son cometas que se acercan lo suficiente al Sol para brillar muy intensamente y aparecer en las imágenes del SOHO. Algunos de ellos se desintegran, mientras que otros sobreviven a la llamada cercana y regresan al sistema solar exterior hasta que su próxima órbita los trae de regreso. Visite el sitio web de SOHO Comets para obtener más información.

Esta página se actualizó por última vez el 28 de enero de 2019.

Sobre el Autor

Ryan Anderson

Ryan es investigador en USGS en Flagstaff, AZ y es miembro del equipo Curiosity ChemCam. También le encanta explicar todos los aspectos de la astronomía. ¡Mira su blog!


Conjunto de tarjetas flash compartidas

- en ausencia de fuerza neta, un objeto se moverá con velocidad constante.

* es decir: una nave espacial no necesita combustible para seguir moviéndose en el espacio

- mientras un objeto se mueva a velocidad constante, ninguna fuerza neta actúa sobre él.

NEWTON'S SEGUNDO LEY DEL MOVIMIENTO

- nos dice qué le sucede a un objeto cuando hay una red para

- FUERZA = MASA x ACELERACIÓN

- explica por qué puedes lanzar una piedra más lejos de lo que puedes lanzar un ladrillo

- ¿Los planetas más masivos ejercen una fuerza gravitacional más fuerte? (pág.92, párrafo 2)

NEWTON'S TERCERA LEY DEL MOVIMIENTO

- Cada fuerza siempre está emparejada con una fuerza de reacción igual y opuesta

* explica la propulsión de cohetes: un motor de cohete genera una fuerza que impulsa el gas caliente hacia la parte posterior, lo que crea una fuerza igual y opuesta que impulsa el cohete hacia adelante.

- una de las leyes de conservación de Newton

-el impulso total de todos los objetos que interactúan siempre permanece igual

- un objeto individual puede ganar o perder impulso solo cuando una fuerza hace que intercambie impulso con otro objeto.

- conservación del momento angular y Conservacion de energia son otras leyes de conservación

- un tipo especial de impulso que se utiliza para describir los objetos que giran en círculos o rodean curvas

Momento angular de la Tierra = metro X v X r

LA LEY DE CONSERVACIÓN DEL MOMENTO ANGULAR

- el momento angular total nunca puede cambiar

- y el objeto individual solo puede cambiar su momento angular transfiriendo algo de momento angular hacia o desde otro objeto

¿Cuáles son los 2 hechos clave sobre la órbita terrestre que se pueden explicar al comprender la Ley de conservación del momento angular y la ecuación del momento angular de la Tierra (momento angular = m x v x r)?

1. La Tierra seguirá orbitando alrededor del Sol siempre que no surja nada que le quite su momento angular.

- La Tierra no necesita combustible ni empuje para orbitar el sol.

2. El momento angular de la Tierra en cualquier punto depende de el producto de su velocidad y radio orbital (distancia del sol)

- por lo tanto: la velocidad orbital de la Tierra debe ser más rápida cuando está más cerca del sol (el radio es más corto) y más lenta cuando está más lejos del sol (el radio es más largo).

- ESTO ES CONFUSO: recuerde que el momento angular de la Tierra SIEMPRE PERMANECE EL MISMO, así que si r (la órbita radial) es más pequeña, pero el impulso sigue siendo el mismo, debe haber un aumento en la velocidad (v) para que el producto total siga siendo el mismo.

LA LEY DE CONSERVACIÓN DE ENERGÍA

- la energía no puede aparecer de la nada o desaparecer en la nada

- los objetos ganan o pierden energía solo al intercambiar energía con otros objetos

3. Potencial (energía almacenada)

- ejemplos: caída de rocas, planetas en órbita y moléculas que se mueven en el aire

es decir: la luz puede cambiar las moléculas en nuestros ojos, lo que nos permite ver

o calentar la superficie del planeta

- energía almacenada que luego puede convertirse en energía cinética o radiativa

es decir: una roca en una repisa tiene energía potencial gravitacional, porque puede caer

g asolina tiene energía potencial química que puede convertirse en energía cinética para hacer que un automóvil se mueva

- una subcategoría de energía cinética

- representa la energía cinética colectiva de las muchas partículas individuales que se mueven dentro de una sustancia

- no es lo mismo que la temperatura

- depende de la temperatura (una energía cinética media más alta debe conducir a una energía cinética total más alta)

-depende del número y densidad de partículas

Energía Térmica: mide la total energía cinética

Temperatura: mide la promedio energía cinética

ENERGÍA POTENCIAL GRAVITACIONAL

- la energía potencial gravitacional de un objeto depende de su masa y de qué tan lejos puede caer como resultado de la gravedad

- un objeto tiene más energía potencial gravitacional cuando es más alto que cuando es más bajo

- la energía cinética aumenta a medida que disminuye la energía potencial gravitacional

- la masa es una forma de energía potencial

- una forma de energía potencial

e: cantidad de energía potencial

m: esa masa del objeto

- una pequeña cantidad de masa contiene una gran cantidad de energía

-la masa se puede convertir en energía y la energía se puede convertir en masa

- el contenido total de energía del universo se determinó en el Big Bang

LA LEY UNIVERSAL DE GRAVITACIÓN DE NEWTON

- cada masa atrae a todas las demás masas a través de la fuerza llamada gravedad

- la fuerza de la fuerza gravitacional que atrae dos objetos cualesquiera es directamente proporcional al producto de sus masas

- duplicar la masa de un objeto duplica la fuerza de gravedad entre los dos objetos

-la fuerza de la gravedad entre dos objetos disminuye con el cuadrado de la distancia entre sus centros

- la fuerza gravitacional sigue una ley del cuadrado inverso

- duplicar la distancia entre dos objetos debilita la fuerza de gravedad en 2 a la segunda potencia (4)


Me temo que la idea de & quot; contrarrestar todo este movimiento & quot no tiene sentido. No hay forma de definir un & quot; punto fijo en el espacio & quot; solo puede definir el movimiento relativo a otra cosa.

Básicamente, entonces, no importa lo que hagas, tienes la misma experiencia de las leyes de la física. Este es el punto del "principio de la relatividad" que subyace a la teoría de la relatividad: la física es la misma para todos los observadores que no están acelerando.

Hola @ Nathan991
Las respuestas ya dadas son buenas. No existe un marco de referencia universal, por lo que debe dejar de intentar definir cualquier cosa como & quot sin movimiento & quot a menos que especifique con respecto a qué.

¿Con qué podrías comparar tu movimiento?
Una de las cosas más sensatas que puede elegir es la radiación de fondo de microondas cósmica (CMBR). Puede intentar ajustar su movimiento para que el CMBR se vea igual en todas las direcciones. Esta es una clase especial de movimientos que es (posiblemente) más parecida a estar inmóvil en el espacio. Se describe como "co-movible".

La Tierra está girando y orbitando al Sol, y eso está orbitando el centro de la Vía Láctea, y eso también se está moviendo de alguna manera.

Digamos que iba a subirme a una nave espacial y viajar de tal manera que contrarrestara todo este movimiento, dejándome a mí y a la nave espacial completamente inmóviles.

Bueno, si estuvieras estacionario con respecto al centro de nuestra galaxia, entonces creo que te estarías moviendo a unos 80 km / s en relación con todo lo demás a tu alrededor en el sistema solar, por lo que ciertamente no 'lucirías' como tú. inmóvil desde donde está sentado.

Si estuvieras estacionario con el sistema solar en el que estás, como no estarías en una órbita estable, serías atraído hacia el Sol (y / o el planeta / luna más cercano) y, a medida que chocas y te quemas, puedes reflexionar sobre por qué tu búsqueda de la inmovilidad terminó causándote chocar contra algo.

Quiero decir, la única comparación del mundo real es que estar inmóvil en medio de la carretera no es un lugar muy seguro para estar. Lo mejor es mantenerse al día con el movimiento del sistema solar / rotación de la tierra / etc. sería mi consejo. Manténgase al día con la velocidad de tráfico de cuerpos astronómicos predominante.


A medida que el universo se expande, ¿se estira realmente el espacio?

Han pasado casi 100 años desde que la humanidad llegó por primera vez a una conclusión revolucionaria sobre nuestro Universo: el espacio en sí no permanece estático, sino que evoluciona con el tiempo. Una de las predicciones más inquietantes de la relatividad general de Einstein es que cualquier Universo, siempre que esté lleno de manera uniforme con uno o más tipos de energía, no puede permanecer inmutable en el tiempo. En cambio, debe expandirse o contraerse, algo inicialmente derivado de forma independiente por tres personas distintas: Alexander Friedmann (1922), Georges Lemaitre (1927), Howard Robertson (1929), y luego generalizado por Arthur Walker (1936).

Al mismo tiempo, las observaciones comenzaron a mostrar que las espirales y elípticas de nuestro cielo eran galaxias. Con estas nuevas y más poderosas mediciones, pudimos determinar que cuanto más lejos estaba una galaxia de nosotros, mayor era la cantidad de luz que llegaba a nuestros ojos desplazada al rojo, o en longitudes de onda más largas, en comparación con cuando se emitió esa luz.

Pero, ¿qué le está sucediendo exactamente a la estructura del espacio mientras ocurre este proceso? ¿El espacio en sí se estira, como si se volviera cada vez más delgado? ¿Se está creando más espacio constantemente, como si estuviera “llenando los huecos” que crea la expansión? Esta es una de las cosas más difíciles de entender en la astrofísica moderna, pero si lo pensamos bien, podemos entenderlo. Exploremos lo que está pasando.

Lo primero que tienes que entender es lo que la Relatividad General nos dice y no nos dice sobre el Universo. La relatividad general, en su esencia, es un marco que relaciona dos cosas que obviamente podrían no estar relacionadas:

  • la cantidad, distribución y tipos de energía, incluida la materia, la antimateria, la materia oscura, la radiación, los neutrinos y cualquier otra cosa que puedas imaginar, que están presentes en todo el Universo,
  • y la geometría del espacio-tiempo subyacente, incluyendo si es curvo y cómo y si evolucionará y cómo.

Si su Universo no tiene nada en él, no importa ni la energía de ninguna forma, obtendrá el espacio newtoniano plano e inmutable al que está acostumbrado intuitivamente: estático, no curvo e invariable.

Si, en cambio, pones una masa puntual en el Universo, obtienes un espacio que es curvo: el espacio de Schwarzschild. Cualquier "partícula de prueba" que pongas en tu Universo se verá obligada a fluir hacia esa masa a lo largo de una trayectoria particular.

Y si lo hace un poco más complicado, al colocar una masa puntual que también gira, obtendrá un espacio que se curva de una manera más compleja: de acuerdo con las reglas de la métrica de Kerr. Tendrá un horizonte de eventos, pero en lugar de una singularidad puntual, la singularidad se extenderá en un anillo circular unidimensional. Una vez más, cualquier "partícula de prueba" que coloque seguirá la trayectoria trazada por la curvatura subyacente del espacio.

Sin embargo, estos espaciotiempo son estáticos en el sentido de que cualquier escala de distancia que pueda incluir, como el tamaño del horizonte de eventos, no cambia con el tiempo. Si saliera de un Universo con este espacio-tiempo y regresara más tarde, ya sea un segundo, una hora o mil millones de años después, su estructura sería idéntica independientemente del tiempo. En espacio-tiempos como estos, sin embargo, no hay expansión. No hay cambios en la distancia o el tiempo de viaje de la luz entre ningún punto dentro de este espacio-tiempo. Con solo una (o menos) fuentes adentro, y ninguna otra forma de energía, estos "Universos modelo" son realmente estáticos.

Pero es un juego muy diferente cuando no eliminas fuentes aisladas de masa o energía, sino cuando tu Universo está lleno de "cosas" en todas partes. De hecho, los dos criterios que asumimos normalmente, y que están fuertemente validados por observaciones a gran escala, se denominan isotropía y homogeneidad. La isotropía nos dice que el Universo es el mismo en todas las direcciones: dondequiera que miremos a escalas cósmicas, ninguna "dirección" parece particularmente diferente o preferida de cualquier otra. La homogeneidad, por otro lado, nos dice que el Universo es el mismo en todas las ubicaciones: existe la misma densidad, temperatura y tasa de expansión con una precisión superior al 99,99% en las escalas más grandes.

En este caso, donde su Universo está uniformemente lleno de algún tipo de energía (o múltiples tipos diferentes de energía), las reglas de la Relatividad General nos dicen cómo evolucionará ese Universo. De hecho, las ecuaciones que lo gobiernan se conocen como ecuaciones de Friedmann: derivadas por Alexander Friedmann en 1922, un año antes de que descubriéramos que esas espirales en el cielo son en realidad galaxias fuera y más allá de la Vía Láctea.

Su Universo debe expandirse o contraerse de acuerdo con estas ecuaciones, y eso es lo que las matemáticas nos dicen que debe ocurrir.

Pero, ¿qué significa eso exactamente?

Verá, el espacio en sí no es algo que se pueda medir directamente. No es como si pudieras salir y tomar algo de espacio y simplemente realizar un experimento. En cambio, lo que podemos hacer es observar los efectos del espacio en las cosas observables, como la materia, la antimateria y la luz, y luego usar esa información para averiguar qué está haciendo el espacio subyacente.

Por ejemplo, si volvemos al ejemplo del agujero negro (aunque se aplica a cualquier masa), podemos calcular qué tan severamente se curva el espacio en la vecindad de un agujero negro. Si el agujero negro está girando, podemos calcular qué tan significativamente se “arrastra” el espacio junto con el agujero negro debido a los efectos del momento angular. Si luego medimos lo que les sucede a los objetos en la vecindad de esos objetos, podemos comparar lo que vemos con las predicciones de la Relatividad General. En otras palabras, podemos ver si el espacio se curva de la forma en que la teoría de Einstein nos dice que debería hacerlo.

Y, oh, lo hace con un increíble nivel de precisión. La luz cambia al azul cuando entra en un área de curvatura extrema y al rojo cuando sale. Este corrimiento al rojo gravitacional se ha medido para estrellas que orbitan agujeros negros, para la luz que viaja verticalmente en el campo gravitacional de la Tierra, para la luz proveniente del Sol e incluso para la luz que pasa a través de cúmulos de galaxias en crecimiento.

De manera similar, la dilatación del tiempo gravitacional, la curvatura de la luz por grandes masas y la precesión de todo, desde las órbitas planetarias hasta las esferas giratorias enviadas al espacio, han demostrado una concordancia espectacular con las predicciones de Einstein.

Pero, ¿qué pasa con la expansión del Universo? Cuando piensas en un Universo en expansión, la pregunta que debes hacerte es: "¿Qué cambios observables sobre las cosas medibles en el Universo?" Después de todo, eso es lo que podemos predecir, eso es lo que se puede observar físicamente y eso es lo que nos informará de lo que está sucediendo.

Bueno, lo más simple que podemos ver es la densidad. Si nuestro Universo está lleno de "cosas", entonces a medida que el Universo se expande, su volumen aumenta.

Normalmente pensamos en la materia como las "cosas" en las que estamos pensando. La materia es, en su nivel más simple, una cantidad fija de "cosas" masivas que viven dentro del espacio. A medida que el Universo se expande, la cantidad total de cosas permanece igual, pero la cantidad total de espacio para que las "cosas" vivan dentro aumenta. Para la materia, la densidad es solo masa dividida por volumen, por lo que si su masa permanece igual (o, para cosas como átomos, el número de partículas permanece igual) mientras su volumen crece, su densidad debería bajar. Cuando hacemos el cálculo de la relatividad general, eso es exactamente lo que encontramos para la materia.

Pero a pesar de que tenemos múltiples tipos de materia en el Universo (materia normal, agujeros negros, materia oscura, neutrinos, etc.), no todo en el Universo es materia.

Por ejemplo, también tenemos radiación: cuantificada en partículas individuales, como la materia, pero sin masa, y con su energía definida por su longitud de onda. A medida que el Universo se expande y la luz viaja a través del Universo en expansión, no solo aumenta el volumen mientras que el número de partículas permanece igual, sino que cada cuanto de radiación experimenta un cambio en su longitud de onda hacia el extremo más rojo del espectro: longitudes de onda más largas. .

Mientras tanto, nuestro Universo también posee energía oscura, que es una forma de energía que no está en forma de partículas en absoluto, sino que parece ser inherente a la estructura del espacio mismo. Si bien no podemos medir la energía oscura directamente de la misma manera que podemos medir la longitud de onda y / o la energía de los fotones, hay una manera de inferir su valor y propiedades: observando con precisión cómo se desplaza al rojo la luz de los objetos distantes. Recuerde que existe una relación entre las diferentes formas de energía en el Universo y la tasa de expansión. Cuando medimos la distancia y el corrimiento al rojo de varios objetos a lo largo del tiempo cósmico, pueden informarnos cuánta energía oscura hay, así como cuáles son sus propiedades. Lo que encontramos es que el Universo tiene aproximadamente ⅔ energía oscura hoy, y que la densidad de energía de la energía oscura no cambia: a medida que el Universo se expande, la densidad de energía permanece constante.

Cuando juntamos la imagen completa de todas las diferentes fuentes de datos que tenemos, surge una imagen única y consistente. Nuestro Universo actual se está expandiendo a alrededor de 70 km / s / Mpc, lo que significa que por cada megaparsec (alrededor de 3,26 millones de años luz) de distancia entre un objeto y otro objeto, el Universo en expansión contribuye con un corrimiento al rojo equivalente a un recesión. movimiento de 70 km / s.

Eso es lo que está haciendo hoy, fíjate.Pero al observar distancias cada vez mayores y medir los corrimientos al rojo allí, podemos aprender cómo difería la tasa de expansión en el pasado y, por lo tanto, de qué está hecho el Universo: no solo hoy, sino en cualquier momento de la historia. Hoy, nuestro Universo está compuesto por las siguientes formas de energía:

  • aproximadamente 0,008% de radiación en forma de fotones o radiación electromagnética,
  • alrededor del 0,1% de neutrinos, que ahora se comportan como materia pero se comportaban como radiación desde el principio, cuando su masa era muy pequeña en comparación con la cantidad de energía (cinética) que poseían,
  • aproximadamente un 4,9% de materia normal, que incluye átomos, plasmas, agujeros negros y todo lo que alguna vez estuvo compuesto de protones, neutrones o electrones,
  • alrededor del 27% de materia oscura, cuya naturaleza aún se desconoce, pero que debe ser masiva y aglutinarse, agruparse y gravitar como la materia,
  • y alrededor del 68% de energía oscura, que se comporta como si fuera energía inherente al espacio mismo.

Si extrapolamos hacia atrás, basándonos en lo que inferimos hoy, podemos aprender qué tipo de energía dominó el Universo en expansión en varias épocas de la historia cósmica.

10.000 años del Universo después del Big Bang. (E. SIEGEL)

Note, muy importante, que el Universo responde de una manera fundamentalmente diferente a estas diferentes formas de energía. Cuando preguntamos, "¿qué hace el espacio mientras se expande?" en realidad estamos preguntando qué descripción del espacio tiene sentido para el fenómeno que estamos considerando. Si considera un Universo lleno de radiación, porque la longitud de onda se alarga a medida que el Universo se expande, la analogía de "el espacio se extiende" funciona muy bien. Si, en cambio, el Universo se contrajera, las "compresiones espaciales" explicarían cómo la longitud de onda se acorta (y la energía aumenta) igualmente bien.

Por otro lado, cuando algo se estira, se adelgaza, al igual que cuando algo se comprime, se espesa. Este es un pensamiento razonable para la radiación, pero no para la energía oscura o cualquier forma de energía intrínseca al tejido del espacio mismo. Cuando consideramos la energía oscura, la densidad de energía siempre permanece constante. A medida que el Universo se expande, su volumen aumenta mientras la densidad de energía no cambia y, por lo tanto, aumenta la energía total. Es como si se estuviera creando un nuevo espacio debido a la expansión del Universo.

Ninguna explicación funciona universalmente bien: es que uno trabaja para explicar lo que le sucede a la radiación (y otras partículas energéticas) y otro trabaja para explicar lo que le sucede a la energía oscura (y cualquier otra cosa que sea una propiedad intrínseca del espacio, o un campo cuántico acoplado directamente a espacio).

El espacio, contrariamente a lo que podría pensar, no es una sustancia física que pueda tratar de la misma manera que trataría las partículas o alguna otra forma de energía. En cambio, el espacio es simplemente el telón de fondo, un escenario, por así decirlo, contra o sobre el cual se desarrolla el propio Universo. Podemos medir cuáles son las propiedades del espacio, y bajo las reglas de la Relatividad General, si podemos saber qué está presente dentro de ese espacio, podemos predecir cómo el espacio se curvará y evolucionará. Esa curvatura y esa evolución determinarán entonces la trayectoria futura de cada cuanto de energía que existe.

La radiación dentro de nuestro Universo se comporta como si el espacio se estuviera estirando, aunque el espacio en sí no se está volviendo más delgado. La energía oscura dentro de nuestro Universo se comporta como si se estuviera creando un nuevo espacio, aunque no hay nada que podamos medir para detectar esta creación. En realidad, la Relatividad General solo puede decirnos cómo el espacio se comporta, evoluciona y afecta la energía dentro de él; fundamentalmente, no puede decirnos qué es el espacio en realidad. En nuestros intentos de darle sentido al Universo, no podemos justificar la adición de estructuras extrañas encima de lo que se puede medir. El espacio no se estira ni se crea, simplemente es. Al menos, con la relatividad general, podemos aprender con precisión "cómo" es, incluso si no podemos saber con precisión "qué" es.


Universidad de California, San Diego Centro de Astrofísica y Ciencias Espaciales

La Teoría General de la Relatividad es una expansión de la Teoría Especial para incluir la gravedad como una propiedad del espacio. Comience con este tutorial de gravedad.

La Teoría de la Relatividad Especial tiene como premisa básica que la luz se mueve a una velocidad uniforme, c = 300 000 km / s, en todos los marcos de referencia. Esto resulta en establecer la velocidad de la luz como el límite absoluto de velocidad en el Universo y también produjo la famosa relación entre masa y energía, E = mc 2 . El fundamento de la teoría general de Einstein es el principio de equivalencia que establece la equivalencia entre masa inercial y masa gravitacional.

La masa inercial es la cantidad que determina qué tan difícil es alterar el movimiento de un objeto. Es la masa en la segunda ley de Newton: F = ma

La masa gravitacional es la masa que determina la fuerza con la que dos objetos se atraen por gravedad, p.ej. la atracción de la tierra:

Es la aparente equivalencia de estos dos tipos de masa lo que da como resultado la uniformidad de la aceleración gravitacional: el resultado de Galileo de que todos los objetos caen a la misma velocidad independientemente de la masa:

Galileo y Newton aceptaron esto como una feliz coincidencia, pero Einstein lo convirtió en un principio fundamental. Otra forma de enunciar el principio de equivalencia es que la aceleración gravitacional es indistinguible de otras formas de aceleración. Según este punto de vista, un estudiante en una habitación cerrada no podía distinguir la diferencia entre experimentar la atracción gravitacional de la tierra en la superficie de la tierra y estar en una nave espacial en el espacio acelerando con a = 9,8 m / s 2.

ni los estudiantes de una sala similar podían distinguir entre la caída libre bajo la gravedad y la ingravidez del espacio.

Espacio-tiempo curvo

El segundo principio fundamental de la relatividad general es que la presencia de materia curvas espacio. Desde este punto de vista, la gravedad no es una fuerza, como la describe Newton, sino una curvatura en la estructura del espacio, y los objetos responden a la gravedad siguiendo la curvatura del espacio en las proximidades de un objeto masivo. La descripción de la curvatura del espacio es la parte matemáticamente complicada de la relatividad general que involucra "métricas", que describen la forma en que la materia curva el espacio y el cálculo tensorial.
La curvatura del espacio causada por un objeto masivo.

La figura de arriba representa un corte bidimensional a través de un espacio tridimensional que muestra la curvatura del espacio producida por un objeto esférico, tal vez el sol. La opinión de Einstein es que los planetas siguen la curvatura del espacio alrededor del sol (y producen una pequeña cantidad de curvatura ellos mismos).

Aquí hay dos excelentes páginas del curso de astronomía sobre relatividad general del Dr. Terry Herter en Cornell, de quien robé las imágenes anteriores, y astrónomos de la Universidad de Tennessee.

    Desviación de la luz por gravedad: Una consecuencia directa del principio de equivalencia es que la luz debe ser desviada o doblada por la gravedad. Einstein calculó dos veces la cantidad de luz que sería desviada al pasar por el sol, la masa "cercana" más grande. Su primer cálculo utilizó solo el principio de equivalencia y la masa-energía equivalente de un fotón visible. En su segundo cálculo, publicado en 1916, incluyó la métrica del espacio-tiempo, que describe la curvatura del espacio y el tiempo causada por la gravedad y obtuvo una respuesta dos veces más grande que su primer cálculo. El segundo cálculo predice que la luz de una estrella distante que pasa por la rama del sol se desviaría 1,75 segundos de arco (menos de 1/2000 de grado).

La primera oportunidad de probar el cálculo de Einstein llegó con el eclipse solar de 1919. El astrofísico británico Sir Arthur Eddington organizó un par de expediciones a África occidental y Brasil para observar el cambio de posición de las estrellas del cúmulo Híades detrás del sol oculto. Las medidas de Eddington, aunque no eran perfectamente precisas, mostraron claramente una desviación y favorecieron el valor mayor. El resultado hizo a Einstein mundialmente famoso. La prueba ahora se puede realizar con mayor precisión. Cada año, la fuente de radio 3C279 es oculta por el sol. Debido a que el sol es solo un emisor de radio modesto, los radioastrónomos no necesitan esperar un eclipse. La radiointerferometría del 3C279 cuando pasa detrás del sol ha confirmado el cálculo de Einstein en más del 1%.

Una predicción emocionante y solo recientemente verificada de la curvatura de la luz por gravedad es la existencia de lentes gravitacionales. Una lente óptica enfoca la luz en refracción, curvatura de la luz debido al cambio de la velocidad de la luz a medida que pasa a través de un medio refractivo. Debido a que la gravedad puede desviar la luz, los objetos masivos pueden actuar como lentes, enfocando y amplificando imágenes de objetos distantes. Las lentes gravitacionales tienen propiedades bastante diferentes a las lentes "normales" que producen múltiples imágenes como la Cruz de Einstein, un caso de un cuásar distante fotografiado por una galaxia entre nosotros y el cuásar, descubierto por J. Huchra & amp; colegas, que se muestra a la izquierda. Si la alineación entre nosotros, la galaxia lente y el objeto distante, se produce un anillo de Einstein. Los cúmulos de galaxias distantes también pueden actuar como lentes gravitacionales. Los astrónomos están comenzando a utilizar el fenómeno de las lentes gravitacionales para estudiar galaxias y cuásares muy distantes. Más sobre esto en la Conferencia # 17.

Los gemelos Bill y Jill, nacidos con unos minutos de diferencia, toman trayectorias profesionales diferentes. Jill se convierte en astronauta y Bill se convierte en astrónomo terrestre. En su cumpleaños número 21, Jill se embarca en una misión espacial a Aldebarán, a 32 años luz de distancia. Viajando al 99,5% de la velocidad de la luz, Jill mide un tiempo de 3,2 años para su viaje a Aldebarán y otros 3,2 años para su regreso. (Incidelmente, mientras viaja cerca de la velocidad de la luz, también ve que la distancia a Aldebarán se reduce a apenas 3,2 años luz.) Bill descubre que le toma 32 años y 2 meses para cada tramo. ¡Al regreso de Jill, ella tiene 27 años mientras que su hermano tiene 85! Por extraños que estos efectos nos parezcan a los mortales de movimiento lento, la dilatación del tiempo relativista se ha confirmado repetidamente en aceleradores de partículas de alta energía, donde las partículas viajan cerca de la velocidad de la luz, y por el reloj atómico en aviones supersónicos.

Un proceso similar ocurre en presencia de una gravedad fuerte, un cronometrador en un campo gravitacional fuerte medirá un tiempo más lento que uno en ausencia de gravedad. No son sólo los relojes, por cierto, todos los procesos físicos: el tic-tac de los relojes (como midan sus tics), los latidos del corazón, el envejecimiento, etc., deben ralentizarse, pero el único que se da cuenta es el cronometrador distante. Todo parece "normal" para la persona que mide la duración de los eventos en su propio marco de referencia. Las ondas de luz que viajan más allá del sol se ralentizan en esta dilatación temporal en una cantidad pequeña pero medible. En 197X, el Viking Mars Lander realizó el experimento inicial de confirmación de dilatación del tiempo gravitacional retransmitiendo señales de radio a la tierra desde la superficie marciana al otro lado del sistema solar. Aunque los efectos del viento solar interviniente complican el experimento, los científicos de la NASA demostraron claramente que las señales de radio tardaron más en su viaje de ida y vuelta por la cantidad predicha por la desaceleración del tiempo predicha.

Las fuentes predichas de fuertes ondas gravitacionales en la Galaxia son explosiones de supernovas, núcleos estelares que colapsan a medida que forman estrellas de neutrones o agujeros negros, sistemas de estrellas binarias compactas, colisiones de estrellas de neutrones y agujeros negros, o posiblemente material que cae en el agujero blavk que puede residir en el Centro Galáctico. Las ondas gravitacionales aún no se han detectado directamente, pero creemos que han sido detectadas indirectamente por radioastrónomos en el sistema de púlsar binario 1913 + 16. A medida que el púlsar se acelera alrededor de su compañero, orbitando cada 8 horas en este sistema compacto, la Relatividad General predice que deberían producirse ondas gravitacionales. Aunque estas ondas son demasiado débiles para ser detectadas directamente, el sistema de púlsar binario está perdiendo energía a través de esta radiación, y se predice que la estrella de púlsar / neutrones y su compañera girarán lentamente juntas en espiral. Los rápidos pulsos de radio permiten una sincronización precisa de la órbita del púlsar mediante cambios Doppler del período del pulso a medida que el púlsar se acerca o se aleja de nosotros. Desde el descubrimiento del púlsar binario en 1974, la sincronización del púlsar ha demostrado que las estrellas de hecho están girando en espiral juntas tal como se predijo. En 300 millones de años, las estrellas se fusionarán, lo que debería producir radiación gravitacional que se puede detectar fácilmente.

Todo esto equivale a una confirmación bastante espectacular de la Teoría de la Relatividad General.

Entonces, ¡Einstein tenía razón y Newton estaba equivocado!

  1. desarrollar teorías o hipótesis,
  2. probándolos repetidamente mediante experimentación y observación,
  3. usarlos donde se demuestre que son aplicables, y
  4. revisarlos y mejorarlos cuando se demuestre que no están de acuerdo con el experimento.
  • Arrugas del espacio-tiempo: el Centro Nacional de Aplicaciones de Supercomputadoras de la Universidad de Illinois ha creado un excelente sitio de Relatividad que incluye Historia, Relatividad Especial, Relatividad General, Pruebas de Relatividad, Agujeros Negros, Ondas Gravitacionales, Astrofísica Relativista, Objetos Astronómicos Relativistas, Películas de Espacio-Tiempo y más. Muchos de los enlaces anteriores son a páginas de este sitio. ¡Muy recomendado!
  • Guía de Jillian sobre ondas gravitacionales

El matemático francés LaPlace especuló por primera vez sobre la existencia de un objeto tan compacto que la velocidad de escape sería mayor que la velocidad de la luz. El primer cálculo relativista fue realizado por Karl Schwarzschild (1916) poco después de que Einstein publicara su teoría. Curiosamente, el resultado de Schwarzschild es el mismo que el de LaPlace un objeto con masa M que tiene un tamaño

tendrá una velocidad de escape igual a la velocidad de la luz. A ese objeto lo llamamos Agujero Negro. (Tenga en cuenta que para que el sol sea un agujero negro tendría que estar comprimido un cuarto de millón de veces hasta un radio de menos de 3 km.) Un agujero negro es un objeto tan compacto que nada puede escapar de su gravedad, ni siquiera luz. Matemáticamente, un agujero negro es un objeto de tamaño cero y densidad infinita (pero masa finita) - una singularidad. El cálculo de Schwarzschild muestra que el radio gravitacional, también llamado el Radio de Schwarzschild o horizonte de eventos, proporciona un tamaño efectivo para un agujero negro porque nada puede escapar desde el interior del radio gravitacional y no puede haber comunicación desde los objetos dentro de Rgrav y el mundo exterior.
Espacio-tiempo curvo alrededor de un agujero negro.
Dentro de horizonte o radio gravitacional espacio
está tan fuertemente curvado que nada puede escapar.

Primero, tal vez deberíamos disipar un malentendido principal sobre los agujeros negros: Los agujeros negros no son aspiradoras gigantes que succionan todo en el Universo hacia su oscuridad. Y tendrías que ser bastante tonto para quedar atrapado en la fuerte gravedad de un agujero negro, con suerte, nuestros astronautas interestelares obtendrán un mejor entrenamiento que los desafortunados exploradores espaciales en tantas malas historias de ciencia ficción. Esto se debe a que los agujeros negros tienen una masa finita y a que todo en el Universo está muy alejado. Los agujeros negros son producidos por estrellas masivas como parte natural del proceso evolutivo estelar. Un agujero negro de un núcleo estelar de 10M colapsado tendrá una masa de 10 masas solares. Producirá efectos gravitacionales en las estrellas vecinas como lo haría una estrella normal de 10M. Necesitas acercarte al agujero negro (es decir. cerca del radio gravitacional) para que su fuerte gravedad lo "absorba" o para que los efectos relativistas generales sean importantes.

De manera similar, si estuvieras en un planeta orbitando una estrella que se convirtió en un agujero negro, no serías absorbido por la gravedad del Agujero Negro. Si la estrella no pierde masa, no sentiría ningún cambio en la gravedad y continuaría permaneciendo en la misma órbita. (Sucederían muchas otras cosas malas, especialmente si la estrella atraviesa una explosión de supernova. En ese caso, los rayos cósmicos y los rayos gamma extinguirían la vida en el planeta y la masa perdida en la explosión disminución la atracción gravitacional del remanente que hace que su planeta vuele hacia el espacio).

Creemos que hemos encontrado agujeros negros en nuestra galaxia en forma de estrellas binarias de rayos X. En estos sistemas estelares, el material puede transferirse desde una secuencia principal o una compañera gigante roja al agujero negro. (Recuerde que las estrellas masivas viven rápido y mueren jóvenes). Cuando se forma un sistema estelar binario, la estrella más masiva completará primero su ciclo de vida, convirtiéndose en un agujero negro (o quizás una estrella de neutrones). Cuando el compañero de menor masa comienza a expandirse, evolucionando hacia la fase de gigante roja, el material puede ser atraído hacia el agujero negro. Debido al momento angular de las órbitas mutuas de las estrellas, el material no puede caer directamente por el agujero negro, sino que gira en espiral hacia adentro formando una disco de acreción. La liberación de energía gravitacional a medida que el material entra en espiral en el agujero negro calienta el disco de acreción a millones de grados para que emita rayos X.
Concepción de los artistas del sistema estelar binario del agujero negro, Cygnus X-1.
El material se extrae del Companion en un disco de acreción (mostrado en rojo)
que se calienta a millones de grados a medida que el material entra en espiral en el Agujero Negro.

Las estrellas de neutrones en sistemas estelares binarios también pueden ser binarias de rayos X. El material que cae de un compañero sobre una estrella de neutrones compacta puede liberar casi tanta energía gravitacional como el material que cae en un agujero negro. Las estrellas de neutrones probablemente serán púlsares en los rayos X al igual que en la radio. Aquí hay una animación de púlsar de rayos X de JAVA cortesía del Observatorio de Rayos X Chandra.

El candidato de agujero negro más conocido es Cygnus X-1, un binario de rayos X en Cygnus y una de las fuentes de rayos X más brillantes del cielo. En 1972 Cygnus X-1 fue identificado con una supergigante O de novena magnitud, catalogada como HDE226868. HDE226868 está orbitando una compañera invisible cuyo análisis orbital indica que tiene una masa de aproximadamente 20 M, demasiado masiva para ser una estrella de neutrones o una enana blanca. Cygnus X-1 también tiene propiedades de rayos X inusuales que apoyan la idea de que debe ser un agujero negro.

Los agujeros negros estelares tienen masas en el rango de unas pocas veces la masa del sol, hasta unas pocas decenas de masas solares, pero otros procesos pueden producir agujeros negros muy masivos. Cada vez hay más pruebas de que puede haber un agujero negro de un millón de masas solares en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, y agujeros negros con masas de hasta mil millones de veces la masa del sol en los núcleos de otras galaxias. Muchos astrónomos también creen que los agujeros negros alimentan a los cuásares y otras galaxias activas.

Enlaces de agujero negro y referencias de amplificador

  • El mejor libro sobre agujeros negros es el de Kip Thorne. "Agujeros negros y distorsiones del tiempo: el escandaloso legado de Einstein" (W.W. Norton, 1994). Este libro es un desafío, pero vale la pena el esfuerzo.
  • Imágenes de astronomía del día de los agujeros negros.
  • Página de agujero negro de la serie PBS de Apple de Newton.
  • Black Holes de U. Tenn. Violence in the Universe Pages. de "Into the Cosmos".
  • Un tutorial de agujero negro de John Blondin, Universidad Estatal de Carolina del Norte.
  • Viaje virtual a un agujero negro que muestra efectos de distorsión en las proximidades de un objeto compacto.
  • La guía de Jillian para los agujeros negros
  • Cayendo en un agujero negro
  • Películas en una variedad de formatos de una luz de curvatura Black Hole.

Prof. H. E. (Gene) Smith
CASS 0424 UCSD
9500 Gilman Drive
La Jolla, CA 92093-0424


Última actualización: 9 de marzo de 2000


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