Este documento presenta información sobre la historia, formación y detección de agujeros negros. Resume que los agujeros negros se originan del colapso gravitatorio de estrellas masivas y que pueden detectarse mediante la observación de fenómenos como la emisión de rayos X y la gravedad lenticular. También explora conceptos como la relación entre el área de un horizonte de sucesos de un agujero negro y la entropía termodinámica.

1. UNIVERSIDAD TÉCNICA
PARTICULAR DE LOJA
FÍSICA PARA LAS CIENCIAS BIOLÓGICAS
Tema: Agujeros Negros
Integrantes:
 Jessica Ibarra
 Carolina Morocho

2. BREVE RESEÑA HISTÓRICA
John Mitchell
(filósofo y geólogo inglés)
Masa de una estrella: aceptó la teoría
newtoniana ( la luz estaba compuesta por
pequeñas partículas de materia) = la
velocidad de las partículas se vería
reducida debido a la fuerza gravitatoria
de la propia estrella.
Midiendo la reducción de
la velocidad de la luz de la
estrella, se puede calcular
su masa
Velocidad de escape =
dependía del tamaño y la
masa de la estrella
Se podrían detectar los invisibles
agujeros negros si tuvieran
estrellas
luminosas
girando
alrededor de elllos (método)

3. EL SUEÑO DE EINSTEIN
Se pudo predecir si el universo
se expandía o se contraía
Término cosmológico :
Añadió un término a las
ecuaciones de masa y energía con
la curvatura espacio-tiempo
Edwin Hubble: las galaxias se
alejaban cuando el universo se
encontraba en expansión
Roger Penrose y Stephen Hawking
formularon diversos teoremas y
demostraron que el espacio y
tiempo tenían un comienzo y un
final (basados en la Teoría de la
Relatividad)
Error
Incompleta
Ingrediente adicional:
Mecánica Cuántica y el Principio
de la Indeterminación ( se espera
una unificación de teorías)

4. AGUJEROS NEGROS
¿Qué son?
¿Cómo se originan?
El campo gravitatorio de la
superficie será más fuerte y la
velocidad de escape ascenderá. (la
luz emitida por la estrella no podrá
escapar al infinito, y si la luz no
consigue salir, nada podrá escapar )
Región finita del espacio en cuyo
interior existe una concentración de
masa suficiente para generar un campo
gravitatorio tal que ninguna partícula
material pueda escapar de ella
Imaginemos una estrella con una masa 10
veces mayor que el sol, la cual generará calor
y liberará energía, creando presión suficiente
para que la estrella soporte su propia
gravedad.
Cuando se haya consumido su combustible
nuclear no podrá mantener la presión exterior
y el astro se contraerá por obra de su propia
gravedad

5. RESULTADO: AGUJERO NEGRO
una región del espacio-tiempo de la que no
es posible escapar hacia el infinito. La
frontera del agujero negro recibe el nombre
de horizonte de sucesos.
Radio Shwarzschild: 2*GM/c
En donde G es la constante de
gravedad de Newton, M es la masa de
la estrella, y c, la velocidad de la luz.
Otro origen: no solo se puede dar por el colapso de una estrella , se dió
también en regiones muy comprimidas del medio denso y caliente
originadas después de la explosión del Big Bang

6. ¿Cuál es su constitución?
ESTELARES
( formados por el colapso de estrellas
con mas de 20 masas solares que al morir
dejan un remanente)
SÚPER MASIVOS
Como los que existen en el centro de la
mayoría de las galaxias, se componen de
miles de millones de masas solares. Esta
masa la han alcanzado por la cantidad de
estrellas y materia que los rodea
MINIATURA
Cuyo origen aún no está completamente
entendido pero se cree que fueron
formados en el universo temprano
cuando su densidad era mucho mas
grande poco después del Big Bang

7. ¿Cómo detectar un agujero negro?
1) Cuando una estrella se colapsa y se
transforma en un agujero negro, la fuerza de
su campo gravitacional todavía sigue siendo
igual a la que había sido antes del colapso
gravitatorio
3) Gravedad lenticular: Este efecto ocurre
cuando un objeto masivo, en este caso un
agujero negro, pasa entre una estrella y la
tierra. El agujero negro actúa como lente
cuando su gravedad dobla los rayos de luz
de la estrella y los centra de nuevo en la
tierra.
2) Como la gravedad de un agujero negro es
tan intensa, las partículas de polvo de las
estrellas y de las nubes próximas "caen"
hacia el agujero. Como las partículas de
polvo se mueven cada vez más deprisa y a
temperaturas mayores, emiten rayos X. Los
objetos que emiten rayos X se pueden
detectar por los telescopios creados para tal
(radiotelescopios) que se encuentra fuera de
la atmosfera terrestre.
4) Otra forma de detectarlos es
midiendo cuánta masa se encuentra en
una cierta región del espacio. Los
agujeros negros tienen grandes masas
oscuras concentradas en espacios
relativamente pequeños. Si una región
tiene grandes cantidades de esta masa
oscura, se puede sospechar la presencia
de un agujero negro.

8. AGUJEROS NEGROS
GIGANTES
• Se trata de la formación de agujeros negros primordiales ( que no se formaron debido
al colapso gravitatorio de una estrella sino a la extrema densidad del Universo al inicio de su
expansión), por condensación de grandes grumos en la pasta del universo primitivo.
• La tendencia al agrandamiento irreversible se concibe en efecto que un agujero negro gigante
puede resultar del crecimiento de un germen inicial de diez masas solares generado en el
corazón de una supernova, a condición de que el entorno astrofísico sea suficientemente rico
para alimentarlo.
• Los agujeros negros requieren de una importante cantidad de materia, bajo forma estelar o
gaseosa, confinada en una región bastante compacta para que la gravitación gobierne su
evolución.

9. AGUEJROS NEGROS
DINAMO
• En particular, un agujero negro es un conductor de la electricidad, caracterizado por una
cierta resistividad a la corriente
• un agujero negro en rotación inmerso en un campo electromagnético exterior actúa como un
verdadero motor electrodinámico, funcionando sobre el principio de la dinámica
• Como en un gigantesco electro-imán los fenómenos de inducción entre el motor (el agujero
negro) y el estator (campo magnético) crean sobre el horizonte del agujero negro corrientes
eléctricas circulantes capaces de frenar su rotación y extraer una parte de su energía
• Las condiciones favorables a la extracción de energía de un agujero negro por efecto dinamo
las reúnen ciertos núcleos de galaxias que abrigan agujeros negros gigantes.

10. AGUJERO NEGRO
LÁSER
• Cuando se ilumina un átomo por una ondas electromagnética de frecuencia conveniente, la
onda induce transiciones eléctricas de desde los niveles de baja energía hacia los niveles de
alta energía. La onda es absorbida parcialmente por un átomo y vuelve salir con una energía
menor. Cuando un átomo puebla niveles de energía elevada; se dice que el átomo está en un
estado excitado.
• En este caso, la onda electromagnética incidente no puede producir más de transiciones de
arriba abajo. Es la emisión estimulada, fenómeno distinto a la emisión espontanea e inverso
de la absorción puesto que esta vez la onda es amplificada cuando se produce la interacción y
gana de energía.
• Un mecanismo muy semejante se produce con un agujero negro en rotación o cargado.

11. AGUJERO NEGRO
DETONADOR
• El aplastamiento de una estrella es el desencadenamiento de una explosión
termonuclear en la torta estelar. Si ahora una estrella penetra fortuitamente en el
límite de Roche de un agujero negro gigante, su temperatura central sube
bruscamente a mil millones de grados durante una décima de segundo.
• Como en las fases que proceden a la explosión de una supernova, las cadenas de
reacciones termonucleares están considerablemente aceleradas.
• Ya se trate de una supernova o de una torta estelar, es siempre la gravitación la que
sirve de detonador a la explosión termonuclear. En una supernova es el mismo campo
gravitatorio de la estrella el que mina desde el interior su estabilidad y desencadena la
explosión haciendo colapsarse el núcleo; en una torta estelar, es el campo gravitatorio
de agujero negro el que se comprime (desde el exterior) la estrella y provoca su
detonación.
• Las consecuencias de la explotación son importantes. Una parte de los residuos de la
estrella es expulsada lejos del agujero negro, fuera de su alcance, en forma de viento
caliente capaz de arrastrar consigo las nubes que encuentre; de rebote, la otra parte
cae rápidamente en el agujero, produciendo radiación.

12. Relación entre los agujeros negros y las leyes
de la Termodinámica
la superficie del horizonte de sucesos, la
frontera de un agujero negro, tiene la
capacidad de aumentar siempre que
materia o radiación adicionales caigan
dentro de él.
Entropía: una medida del desorden
de un sistema (La segunda ley de la
termodinámica que dice que la
entropía aumenta siempre con el
tiempo.
Además si dos agujeros negros chocan y se
funden en uno solo, el área de horizontes
de sucesos alrededor del agujero negro
resultante es superior a la suma de las
áreas de los horizontes de sucesos de los
agujeros negros originales.
Estas propiedades indican que
existe una semejanza entre el
área de un horizonte de sucesos
de un agujero negro y el
concepto de la entropía en
termodinámica.

13. •
•
La primera ley señala que un pequeño cambio en la entropía de un
sistema se halla acompañado de un cambio proporcional en la energía del
sistema (temperatura del sistema)
Si se admite que el área de horizontes de sucesos es análoga a la
entropía, entonces parece que la gravedad superficial tienen que ser igual
en todos los puntos del horizonte de sucesos, del mismo modo que es
igual la temperatura en todos los puntos de un cuerpo con equilibrio
térmico.

14. EXPLOSIÓN DE UN AGUJERO NEGRO
La explosión de un agujero negro
produciría una enorme efusión de
rayos gamma de gran energía.
El Big Bang se asemeja a la
explosión de un agujero negro,
pero en una escala muchísimo
mayor. En un agujero negro la
materia se contrae y desaparece
para siempre, pero en su lugar se
crea nueva materia.
Pueden ser observados por
detectores de rayos gamma
instalados en satélites o globos. aún
así resultaría difícil lanzar al espacio
un detector suficientemente grande
para registrar un cambio razonable
en la intercepción de un número
significativo de fotones de rayos
gamma emanados de una explosión.

15. LOS AGUJEROS NEGROS SE DERRITEN
La relación entre agujeros negros y
partículas que descubrimos entonces se
parece mucho a algo que todos estamos
acostumbrados a percibir en la vida
cotidiana y que técnicamente se conoce
como transición de fase.
Por ejemplo: el agua puede existir como
sólido (hielo), como Liquido (agua
liquida), y como gas (vapor). Son los que
llamamos las fases del agua, y la
transformación de una a otra se
denomina transición de fase.