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HOYOS NEGROS EN EL UNIVERSO

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HOYOS NEGROS EN EL UNIVERSO – PowerPoint PPT presentation

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Title: HOYOS NEGROS EN EL UNIVERSO


1
  • HOYOS NEGROS EN EL UNIVERSO
  • Luis F. Rodríguez, CRyA, UNAM, Morelia

2
(No Transcript)
3
(No Transcript)
4
Velocidades de impacto
5
(No Transcript)
6
  • HOYOS NEGROS EN EL UNIVERSO
  • Luis F. Rodríguez, CRyA, UNAM, Morelia

7
La gravedad es la más familiar de las fuerzas de
la Naturaleza
8
Isaac Newton fué el primero en dar una
descripción exitosa de la gravedad
9
(No Transcript)
10
(No Transcript)
11
En la gravitación Newtoniana no hay ninguna
escala característica
12
Pero, algo está mal con esta fórmula porque los
fotones tienen m0 y sin embargo sí son desviados
en su trayectoria por la presencia de una masa M.
13
La materia le dice al espacio como curvarse, el
espacio le dice a la materia como moverse
14
Si la velocidad de escape alcanza a la velocidad
de la luz
Radio de Schwarszchild
Define región del espacio de la cual nada, ni
siquiera la luz, puede salir
15
Si quisiéramos transformar a la Tierra en un hoyo
negro...
16
...habría que comprimirla al tamaño de una canica.
17
En la actualidad es imposible crear un hoyo negro
en el laboratorio...
Sin embargo, la naturaleza tenía ya un mecanismo
para transformar estrellas en hoyos negros
18
Las estrellas mantienen su tamaño gracias a un
equilibrio de fuerzas...
Qué ocurrirá cuando la estrella muera y ya no
tenga presión que contenga a la gravedad?
19
El triunfo final de la gravedad
Una vez que la estrella consume su combustible
termonuclear (o sea muere), su propia gravedad
la comprime a un tamaño mucho menor que el que
tuvo anteriormente.
El tamaño final del cadáver estelar dependerá de
la masa de la estrella.
20
  • Arthur Eddington

Enanas blancas etapa final de la vida de las
estrellas como el Sol.
21
IC 418
22
La muerte de una estrella generalmente consiste
de la contracción de una parte interna y de la
expulsión al medio circundante de una parte
externa.
23
(No Transcript)
24
Si la masa de la estrella excede 1.4 veces la
masa del Sol (el límite de Chandrasekhar), el
colapso continuará más allá de la etapa de enana
blanca.
25
(No Transcript)
26
(No Transcript)
27
(No Transcript)
28
(No Transcript)
29
(No Transcript)
30
J. Robert Oppenheimer
31
(No Transcript)
32
(No Transcript)
33
(No Transcript)
34
Un hoyo negro sin rotación sólo tiene un centro
y una superficie
  • El hoyo negro está rodeado por el horizonte de
    eventos el cual es una superficie esférica de la
    cual ni la luz puede escapar
  • La distancia entre el hoyo negro y el horizonte
    de eventos es el radio de Schwarzschild (RSch
    2GM/c2)
  • El centro del hoyo negro es un punto de densidad
    infinita y volumen cero, llamado singularidad

35
Hoyos negros con rotación
  • Un hoyo negro con rotación (o sea con momento
    angular) tiene una ergosfera afuera del horizonte
    de eventos
  • En la ergoregión, el espacio y el tiempo son
    arrastrados por la rotación del hoyo negro

36
Pero, existen los hoyos negros?
Intrínsecamente, los hoyos negros no emiten nada
(hay que recordar que ni la luz puede escapar de
ellos).
Entonces, hay que tratar de detectarlos
indirectamente, por su efecto sobre otros cuerpos
cósmicos que estén cerca de ellos.
37
Radiación de Hawking
Interesante teóricamente, pero imposible de
detectar en la práctica por su debilidad
38
Los hoyos negros se evaporan
39
Cómo podemos buscar a los hoyos negros
astronómicamente?
  • La astronomía de rayos X jugó en esto un papel
    clave.

40
Si podemos medir la velocidad de un cuerpo y su
distancia al hoyo negro, podemos estimar la masa
del hoyo negro.
41
  • Satélite UHURU

42
Binaria de Rayos X
43
Riccardo Giacconi
Premio Nobel de Física 2002 por sus aportaciones
a la astronomía de rayos X y por el desarrollo de
telescopios y misiones espaciales
44
(No Transcript)
45
(No Transcript)
46
(No Transcript)
47
(No Transcript)
48
(No Transcript)
49
(No Transcript)
50
Masa de objectos compactos en sistemas binarios.
51
(No Transcript)
52
En la actualidad se conocen más de 20 sistemas
binarios de rayos X en los que la masa de la
estrella muerta excede 3 veces la masa del Sol
y por lo tanto se cree que es un hoyo negro. La
presencia del hoyo negro se deduce de manera
indirecta a través de los movimientos de la
estrella compañera y de las características del
disco de acreción.
53
Al mismo tiempo que se establecía la existencia
en nuestra Galaxia de hoyos negros con masas de
entre 3 y 20 veces la masa del Sol, en los
centros de otras galaxias comenzaba a
consolidarse la necesidad de hoyos negros, pero
éstos con una masa de millones a miles de
millones de veces la masa del Sol los llamados
hoyos negros supermasivos.
54
(No Transcript)
55
(No Transcript)
56
Chorro en la galaxia M87
57
(No Transcript)
58
NGC 4258
59
(No Transcript)
60
La Vía Láctea, nuestra Galaxia
61
Del estudio de líneas provenientes de nubes de
gas alrededor del centro de nuestra Galaxia se
infirió la presencia de ...una masa puntual de 5
millones de veces la del Sol.
62
HOYO NEGRO EN EL CENTRO DE LA VIA LACTEA
Eckart Genzel (IR con ESO)
Ghez, Morris et al. (IR con Keck)
  • Debe de ser un objeto con MBH 2.6 x 106 M?
  • Es una fuente de aniquilación de ee- a 511 keV
    ?

63
(No Transcript)
64
(No Transcript)
65
Melia et al.
66
(No Transcript)
67
(No Transcript)
68
Cinco preguntas sobre hoyos negros.
69
Qué tan similar es la Física alrededor de los
hoyos negros de masa estelar y de los hoyos
negros supermasivos? Una diferencia parecía ser
que hasta los 1990s solo los supermasivos
parecían tener chorros relativistas asociados.
70
Heber Curtis (1918) ...a curious straight
ray... apparently connected with the nucleus by a
thin line of matter.
71
EL CHORRO DE M87 EN RADIO
Emisión sincrotrónica
72
Observaciones del HST Biretta et al. (1999)
73
Cygnus A
74
(No Transcript)
75
GRANAT-SIGMA
76
Very Large Array Nuevo Mexico, EUA
77
La componente a la izquierda se mueve en el
cielo más rápido que la luz!
78
Una ilusión relativista
Desplazamiento aparente vt sin ? Tiempo
aparente t 1 (v/c)cos ? Velocidad aparente
v sin ? /1 (v/c)cos ? puede exceder c!
79
El nuevo paradigma
Shakura Sunyaev (1973)
80
(No Transcript)
81
La componente que se acerca a nosotros no solo
parece moverse más rápido sino que parece ser más
brillante (en realidad las dos componentes son
iguales.
82
QUASARS ? MICROQUASARS
Quasar 3C 223
Microquasar 1E1740.7-2942
radio (VLA) observations at 6 cm
VLA at 1477MHz 20 cm
Mirabel et al. (1992)
83
MICROCUASARES
Son binarias de rayos X con chorros relativistas
en el radio. El objeto compacto puede ser una
estrella de neutrones o un hoyo negro. En los
hoyos negros, los tamaños y escalas de tiempo son
proporcionales a la masa del hoyo negro (Sams,
Eckart, Sunyaev 1996) La máxima temperatura de
color del disco de acreción es Tcol ? 2?107
M?1/4. (Mirabel Rodríguez 1998)
84
Each source is interesting by itself. Only 15
confirmed cases with resolved jets, but probably
all REXBs are microquasars!
85
Los chorros relativistas son un fenómeno
importante en la naturaleza, los chorros clásicos
(vltltc) existen en otros tipos de objetos
astronómicos.
86
Cómo se aceleran y coliman? Blandford Payne
(1982)
Esto ocurre en una escala tan pequeña que no es
posible resolverla.
87
Mecanismo de Blandford y Payne (aceleración)
88
Mecanismo de Blandford y Payne (colimación)
89
Cómo se forman los hoyos negros supermasivos?
Porqué las masas de los hoyos negros parecen ser
o bien estelares o bien supermasivas? Hay hoyos
negros de masa intermedia?
90
(No Transcript)
91
Hoyos negros de masa intermedia?
92
  • Satélite Chandra

93
(No Transcript)
94
HAY HOYOS NEGROS CERCA DE NOSOTROS?
95
No que sepamos...Sin embargo, estudios
recientes han revelado la existencia de hoyos
negros errantes
96
(No Transcript)
97
(No Transcript)
98
Qué pasa cerca y adentro de un hoyo negro?
99
(No Transcript)
100
Efecto Lense-Thirring
101
(No Transcript)
102
(No Transcript)
103
Cómo podemos estar seguros de que estos objetos
son hoyos negros?
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106
(No Transcript)
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108
(No Transcript)
109
(No Transcript)
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Laser Interferometer Gravitational Wave
Observatory LIGO
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(No Transcript)
113
Formación de chorros relativistas
  • Evidencia del horizonte del hoyo negro

Búsqueda de hoyos negros de masa intermedia
Gravitación Cuántica
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