Descripción de la imagen: El agujero negro es invisible, es un punto en el centro de esta imagen tomada en el dominio milimétrico (1.3 mm de longitud de onda). La parte central oscura que rodea el agujero negro de la galaxia M87 es la sombra del agujero negro, es decir, la esfera del horizonte de eventos. La parte naranja y amarilla es gas ionizado que gira alrededor del agujero negro. La luz amarilla más intensa del gas ionizado se debe al efecto Doppler relativista, que hace que la luz que viene hacia nosotros sea más brillante que la luz que se aleja de nosotros. Fue en abril de 2019 cuando los astrofísicos revelaron este simple halo de luz amarilla anaranjada, borroso y asimétrico, que evoca un agujero negro. Crédito de la imagen: Interferómetro EHT (Event Horizon Telescope).
Un agujero negro es un objeto astrofísico fascinante y misterioso que desafía nuestra comprensión. Su masa es extremadamente alta y su volumen muy pequeño; es un agujero en el espacio-tiempo, ¡tal vez un punto! Hablamos de singularidad. Por eso nunca vemos un agujero negro, sino solo los fenómenos que aparecen a su alrededor y que nos permiten definirlo.
En la región alrededor del agujero negro, la velocidad de escape es igual a la velocidad de la luz (Vech = c).
A partir de la velocidad de escape, podemos calcular el radio de esta zona, llamada horizonte de eventos, V²ech = 2 GM/R.
El radio del agujero negro, que corresponde al horizonte de eventos, es proporcional a su masa r = 2GM/c^2 (radio de Schwarzschild) donde G es la constante gravitacional, M es la masa del agujero negro y c es la velocidad de la luz.
Por ejemplo, para un agujero negro con una masa solar, obtenemos un radio de 3 km; en otras palabras, una esfera como el Sol, que tiene un radio de 696,340 km, debería condensarse a 3 km para convertirse en un agujero negro.
La sombra del agujero negro es un fenómeno predicho por la teoría de la relatividad general de Albert Einstein (1879-1955).
Debido a su intensa gravitación, un agujero negro impide que la luz escape de la región oscura y esférica que se forma a su alrededor en el espacio-tiempo. Esta región representa la sombra del agujero negro. La luz está tan curvada por la gravedad del agujero negro que permanece atrapada en esta zona, que nos aparece negra.
La sombra del agujero negro mide una semana-luz (aproximadamente 18.6 mil millones de km) en esta imagen. La sombra del agujero negro no es el agujero negro en sí, sino su manifestación.
El horizonte de eventos y la sombra de un agujero negro son dos conceptos diferentes pero íntimamente relacionados, ya que representan la misma región del espacio.
- El horizonte de eventos es una superficie esférica imaginaria que marca el límite de la región del espacio-tiempo donde el campo gravitacional es lo suficientemente intenso como para impedir que escape cualquier materia o radiación.
- La sombra del agujero negro es una región oscura observada en una imagen, causada por la captura gravitacional de fotones. No representa un volumen físico, sino una zona proyectada en el cielo donde ningún rayo de luz proveniente de la materia de fondo o en órbita alcanza al observador. Esta sombra se forma por rayos de luz que pasan cerca de la "esfera fotónica," fuera del horizonte de eventos, pero que son desviados para caer en el agujero negro.
En otras palabras, la formación de la sombra de un agujero negro es causada por el efecto de curvatura de la luz alrededor del agujero negro.
La luz que proviene de detrás de un agujero negro se curva siguiendo los contornos del espacio-tiempo deformado. Está tan curvada que no puede alcanzar a un observador distante, creando así una región oscura en el campo de visión del observador.
En resumen: La sombra de un agujero negro es una región oscura que aparece en una imagen del cielo, correspondiente a la dirección angular desde la cual ningún rayo de luz puede alcanzar al observador. No corresponde a una estructura física dentro del horizonte de eventos, sino que resulta de la captura gravitacional de fotones que se acercan demasiado al agujero negro. Esta sombra se extiende mucho más allá del horizonte, y su tamaño aparente está determinado por las geodésicas nulas críticas que espiralan hacia el agujero negro desde la "esfera fotónica."
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