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¿Por qué existen los agujeros negros?

¿Qué pasa cuando una estrella muere? ¿Qué relación tiene esto con los agujeros negros?

Pregunta: Valeria Mejía, 11 años

Responde: Daniel Barrera, estudiante de Geología
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Antes de entender por qué existen y cómo se crean los agujeros negros, propongo imaginarnos algo. Pensemos en dos autos, un tractor muy grande y un carro pequeño. Supongamos que estos automóviles se encuentran en la gasolinera y tanquean exactamente la misma cantidad de combustible. Supongamos, además, que ambos salen al mismo tiempo a la carretera. Ahora bien, habiendo imaginado esta situación, debemos preguntarnos: ¿cuál de los dos autos consumirá primero todo su combustible? La respuesta es que lo hará primero el tractor grande debido a que necesita mayor cantidad de energía para funcionar.

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Estrella Pistola - 213 millones km​ de diámetro

Crédito: D. F. Figer (UCLA) et al., NICMOS, HST, NASA​



Una situación similar ocurre con las estrellas. Una estrella grande, de varias veces el tamaño de nuestro Sol (695.700 km de diámetro), ​​consumirá primero todo su combustible (hidrógeno) que una estrella pequeña, de aproximadamente el tamaño de nuestro Sol.  De igual manera que con el tractor, esto se da porque una estrella masiva necesita de más energía para funcionar. Así, las estrellas gigantes están condenadas desde su nacimiento a morir primero, ya que a diferencia de los carros, no pueden ir a una gasolinera y tanquear. ​ 



En este punto surge una cuestión de suma importancia, que puso a pensar a los científicos durante mucho tiempo: ¿qué ocurre, entonces, cuando muere una estrella? La primera respuesta que surgió fue que una vez se hubiera agotado todo su combustible, una estrella empezaría a enfriarse y por ende, a contraerse. Pero, ¿qué le ocurriría cuando empezara a contraerse? A esta pregunta le dio respuesta un científico hindú​ de apellido Chandrasekhar. Él predijo que una estrella en contracción, con masa dos veces y media mayor a la de nuestro sol, sería incapaz de soportar su propia gravedad. ¿Qué implicaciones tiene esto?, pues veámoslo.

Hoy en día, los científicos llaman límite de Chandrasekhar a esta masa. E​​ste límite le permitió a los astrofísicos predecir lo que ocurriría con las estrellas que estuviesen por debajo o por encima de él.  A una estrella con una masa menor a la del límite, le pueden ocurrir dos cosas: la primera es que, las estrellas con menos de 8 veces la masa total del Sol, se conviertan en una enana blanca, es decir, una estrella de varios miles de kilómetros y muy pesada. La segunda es que se genere una gran explosión, conocida como supernova​, produciendo una pesada estrella de neutrones, que se caracteriza por ser muy pequeña (unos 12 o 15 kilómetros). 

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Las enanas blancas son remanentes estelares con un tamaño que puede ser similar al de la Tierra. / ESA/NASA​

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​Una estrella de neutrones es del m​ismo tamaño de la ciudad de​ Medellín.


La situación cambia para una estrella de masa superior al límite de Chandrasekhar. ​Si es tan alta como 3 veces nuestro Sol, la gravedad hará que la materia colapse en un solo punto y, debido a la grandísima cantidad de materia, es ahí cuando se convertirá en un agujero negro.

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