Durante años, los Agujero negro han sido retratados como devoradores cósmicos capaces de destruirlo todo, pero la realidad es mucho más compleja y desconcertante.
En este episodio de Un Pixel del Universo desmontamos ideas populares y nos adentramos en los límites de la física, donde conceptos como el Horizonte de eventos y la naturaleza del espacio-tiempo desafían nuestra intuición.
Un recorrido entre certezas e incógnitas que revela algo inquietante: mientras más entendemos estos objetos, más se expande el misterio.
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#sumatvuaeh #TrecePuntoUno #UAEH #Hidalgo #AgujerosNegros #universo #cosmos
En este episodio de Un Pixel del Universo desmontamos ideas populares y nos adentramos en los límites de la física, donde conceptos como el Horizonte de eventos y la naturaleza del espacio-tiempo desafían nuestra intuición.
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Categoría
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AprendizajeTranscripción
00:14Una producción de Suma TV, UAEH.
00:21En el episodio anterior hablamos de algo que parece cotidiano, pero que en realidad es extraordinario.
00:27La luz. Descubrimos que todo lo que sabemos sobre el universo llega hasta nosotros en forma de luz que ha
00:35viajado durante millones o incluso miles de millones de años a través del espacio.
00:40Pero existe un lugar en el cosmos donde esa herramienta deja de funcionar.
00:46Un lugar donde la gravedad es tan intensa que ni siquiera la luz puede escapar.
00:52Un objeto tan extremo que desafía muchas de las leyes de la física que conocemos.
00:58Los agujeros negros.
01:01Yo soy Aranza Valencia y hoy en Un Pixel del Universo vamos a explorar uno de los fenómenos más misteriosos
01:08del cosmos.
01:09¿Qué son realmente los agujeros negros?
01:11¿Cómo se forman?
01:13Y si no emiten luz, ¿cómo sabemos que existen?
01:21Una una una una una una una una una una te gusta.
01:32Y si no emiten luz, ¡páritas la isla!
01:37Una una una una una una una una una una una una un notch.
01:47Entre los casos que es un agujero negro, primero hay que hablar ya una otra una una una una una
01:51una una una una una una una una una una una una una una una un라고 una una una una
01:51una una una diferencia una una unгрomento.
01:51de gravedad. La gravedad es la fuerza que mantiene a los planetas orbitando alrededor
01:56del Sol, la que mantiene a la Luna girando alrededor de la Tierra y la que mantiene nuestros
02:01pies firmemente sobre el suelo. Pero cuando una enorme cantidad de masa se concentra en
02:07un espacio muy pequeño, la gravedad deja de comportarse como estamos acostumbrados a
02:12verla. Se vuelve extraordinariamente intensa, tan intensa que empieza a dominar incluso
02:18algo que normalmente viaja libre por el universo, la luz. La gravedad puede curvar su trayectoria,
02:26desviarla e incluso impedir que escape. Cuando la atracción gravitatoria alcanza ese extremo,
02:32aparece una frontera muy particular alrededor del agujero negro. A esa frontera se le conoce
02:38como horizonte de eventos. Es un límite invisible en el espacio, un punto de no retorno. Más
02:46allá de él, la gravedad es tan fuerte que nada puede salir. Ni una nave espacial, ni
02:50un planeta, ni siquiera un rayo de luz. Todo lo que cruza ese límite queda atrapado para
02:57siempre. Pero lo más sorprendente ocurre cuando observamos qué pasa cerca del horizonte de
03:02eventos.
03:05Imaginemos que una nave espacial se acerca lentamente a un agujero negro, mientras nosotros observamos
03:11desde una distancia segura. A medida que la nave se aproxima ese límite, algo muy extraño
03:16empieza a suceder. Desde nuestra perspectiva, la nave parece moverse cada vez más despacio.
03:23Sus movimientos se vuelven lentos. Cada señal que envía tarda más y más en llegar. Y poco
03:29a poco parecería detenerse en el borde justo antes de entrar. Esto ocurre porque cerca de
03:36un agujero negro, el tiempo mismo comienza a comportarse de manera diferente. De acuerdo
03:41con la relatividad general propuesta por Albert Einstein, la gravedad no solo deforma el espacio,
03:47también afecta el tiempo. Cuanto más fuerte es la gravedad, más lentamente transcurre el
03:52tiempo para quien se encuentra dentro de este campo gravitacional. Este fenómeno se conoce
03:58como dilatación gravitacional del tiempo. Cerca del horizonte de eventos, este efecto se vuelve
04:04extremo. Para un observador lejano como nosotros en la Tierra, el reloj de la nave parecería avanzar
04:11cada vez más lento. Por eso la nave parece congelarse justo antes de cruzar ese horizonte. Pero para
04:18los astronautas dentro de la nave, la historia sería completamente diferente. Desde su punto de vista,
04:23el tiempo continúa transcurriendo con normalidad. Ellos no verían que el universo exterior se
04:29congela, ni notaría necesariamente un cambio brusco justo al momento de cruzar el horizonte de
04:34eventos. Simplemente seguirían cayendo hacia el interior de un agujero negro. ¿Es esto solo teoría o
04:41el cine ha logrado imaginarlo? El Dr. Lucas nos cuenta sobre una película donde el tiempo y la
04:46novedad son los protagonistas.
04:57Ahí está. Hola Aranza, hoy vamos a hablar de una película que curiosamente se atrevió a interpretar
05:07y retratar uno de los cuerpos celestes más complejos y enigmáticos del universo, los agujeros
05:13negros. Pero antes vamos a darles la bienvenida a su gustada sección más allá de la pantalla.
05:20Yo soy su guía y compañero Dr. Lucas y como cada semana, hoy estamos listos para hundirnos en la
05:26inmensidad del cine y descubrir qué hay detrás de las singularidades del espacio exterior.
05:33En esta ocasión toca el turno de hablar de una película con cinco nominaciones a los premios
05:39Oscar 2014 y ganadora en la categoría de mejores efectos visuales. ¿Adivinaste? Así es, se trata de
05:47Interestelar, así que abróchate el cinturón porque despegamos. Interestelar es un filme de ciencia ficción
05:55dirigido por Christopher Nolan y protagonizado por Matthew McConaughey y que retrata como en el año
06:012067 la destrucción de las cosechas en la tierra hace que la agricultura se vuelva una actividad inviable
06:08y la supervivencia de nuestra especie sea cada vez más compleja. A lo largo del filme se nos revela
06:15que hay un agujero de gusano cerca de Saturno, abriendo así un camino hacia otra galaxia con
06:21algunos planetas que potencialmente serían habitables por la humanidad. Por esto, un grupo
06:27de voluntarios es enviado para explorar la idoneidad de dichos planetas como nuevo hogar de nuestra
06:33especie, descubriendo características alentadoras en un lugar cercano a un agujero negro supermasivo
06:40que lleva el nombre de Gargantua. Y es aquí donde entramos en materia. Interestelar es, posiblemente,
06:48la película de ciencia ficción que más en serio se ha tomado la física en torno a este tipo de
06:55objetos
06:56en el espacio. Y es que Christopher Nolan colaboró muy de cerca con el físico teórico
07:01Keith Thorne para asegurar que dentro de lo fantástico la base científica se mantuviera
07:07muy sólida. Por ello es que Interestelar tuvo algunos aciertos realmente destacados. Por ejemplo,
07:14utilizar ecuaciones de relatividad general para mostrar en pantalla cómo se vería la luz alrededor
07:20de un agujero negro. El resultado fue tan apegado a la realidad que causó muchísima sorpresa. Cinco
07:29años después. En 2019, la colaboración Event Horizon Telescope compartió la primera imagen real de un
07:38agujero negro. Y fue realmente sorprendente entender que Interestelar había dado en el clavo su representación
07:46de este tipo de cuerpos era realmente cercana y muy, muy apegada a la realidad.
07:53Además, la peli también tuvo el gran acierto de hacer que en el planeta Miller el tiempo transcurriera
08:00significativamente más lento que en la Tierra. Para la relatividad general de Albert Einstein esto
08:06es teóricamente posible. Si un planeta orbita muy cerca de un agujero negro supermasivo y rotatorio
08:13como Gargantua, la fuerza de gravedad es tan intensa que es capaz de deformar el tiempo,
08:19haciéndolo transcurrir significativamente más lento. Interestelar también corrigió un error común,
08:27el de la percepción que antes se tenía sobre los agujeros negros. Previo a esta peli se pensaba
08:33en ellos como círculos bidimensionales, como un plato, cuando en realidad se trata de una esfera
08:39de oscuridad. Pero no todo salió perfecto en esta película y es que tiene algunos detallitos
08:45que también vale la pena mencionar, como el hecho de que el protagonista, Joseph Cooper,
08:51entra en Gargantua y vive para contarlo. En el mundo real, si un hipotético piloto de la NASA
08:58o de alguna otra agencia espacial llegase a estar cerca de un agujero negro, serías tirado hasta ser
09:05desintegrado mucho antes de llegar al centro, por el efecto conocido como espaguetización. La
09:12propiedad de los agujeros negros de estirar los objetos a su alrededor hasta absorberlos por
09:18completo. Pero bueno, Interestelar está muy lejos de ser un documental, pero no por ello deja de ser
09:25una peli de ciencia ficción con exquisitos efectos visuales y unos aciertos científicos
09:31verdaderamente destacados. Todo esto la convierten en una auténtica joya del cine actual.
09:38¡Aguante, Christopher Nolan y esta gran peli! Nos vemos la próxima semana y seguimos con
09:44Aranza en Un Pixel del Universo.
09:57Muchas gracias, Dr. Lucas. Y como bien lo dicen en la película, el amor es lo único que somos
10:02capaces de percibir, que trasciende las dimensiones del tiempo y del espacio. Ahí tienes una gran
10:08recomendación para ver este fin de semana. Cuéntanos qué te pareció en nuestras redes sociales. Y a todo
10:14esto, ¿de dónde salen los agujeros negros? La idea de los agujeros negros nace de una de las
10:21teorías más importantes de la física moderna, la relatividad general, propuesta en 1915 por Albert
10:28Einstein. Según esta teoría, la gravedad no es sólo una fuerza invisible, es la deformación del espacio
10:35y del tiempo provocada por la presencia de masa. Cuanto más masivo es un objeto, más curva el espacio
10:41a su alrededor. En el caso de un agujero negro, esa curvatura se vuelve tan extrema que el espacio-tiempo
10:48se hunde en una especie de pozo. Pero, ¿cómo se forma algo tan extremo? La mayoría de los agujeros
10:55negros nacen cuando una estrella muy masiva llega al final de su vida. Durante millones de años las
11:02estrellas viven en equilibrio. La gravedad intenta colapsarlas hacia adentro, pero la energía liberada
11:08por las reacciones nucleares empuja hacia afuera. Cuando ese combustible se agota, la estrella
11:15pierde ese equilibrio. Entonces la gravedad gana la batalla. El núcleo colapsa violentamente
11:21y en algunos casos se forma un agujero negro. Pero para que esto ocurra, la estrella original
11:27debe tener al menos 20 veces la masa del Sol. Para entender lo extremo que es un agujero negro,
11:33¿no? Pensemos en el Sol, ¿vale? El Sol tiene un diámetro de aproximadamente un millón
11:39cuatrocientos mil kilómetros. Pero si toda su masa se comprimiera hasta formar un agujero
11:44negro, su tamaño se reduciría a una esfera de apenas seis kilómetros de diámetro. Toda
11:50la masa del Sol comprimida en el espacio que ocupa una ciudad pequeña o un aeropuerto internacional.
11:56Pero no todos los agujeros negros son iguales. Los más pequeños, llamados agujeros negros
12:02estelares, tienen entre tres y cien veces la masa del Sol. En cambio, en el centro de muchas
12:09galaxias existen gigantes cósmicos conocidos como agujeros negros supermasivos. Nuestra
12:15propia galaxia, la Vía Láctea, alberga uno en su centro. Se llama Sagitario A. Tiene
12:21una masa equivalente a cuatro millones de veces la masa del Sol y se encuentra a unos
12:26veintiséis mil años luz de la Tierra. Durante décadas, los agujeros negros fueron solo una
12:33predicción teórica. Pero en dos mil diecinueve ocurrió algo histórico. Una red global de
12:39radiotelescopios, conocida como Ibn Harrison Telescope, obtuvo la primera imagen directa
12:45de un agujero negro. El objeto fotografiado se encuentra en el centro de la galaxia Messier
12:501987. Su masa es aproximadamente 6.500 millones de veces la masa del Sol. Y el anillo brillante
12:58que aparece en la imagen corresponde al gas extremadamente caliente que gira a su alrededor
13:03a velocidades cercanas a la de la luz. Anillos de gas y polvos llamados discos de acreción
13:09que emiten luz en muchas longitudes de onda, incluidas los rayos X. Pero entonces, ¿qué
13:15pasaría si un astronauta cayera en un agujero negro? A ver, si un astronauta cayera hacia
13:21uno de estos objetos, comenzaría a experimentar un fenómeno conocido como espaguetización.
13:27El término puede sonar extraño, pero describe algo muy real. La gravedad cerca de un agujero
13:33negro cambia extremadamente rápido con la distancia. Si los pies de un astronauta estuvieran más cerca
13:39del agujero negro que su cabeza, la gravedad tiraría mucho más fuerte de los pies que
13:44del resto del cuerpo. Esa diferencia de fuerza se llama fuerza de marea y el resultado sería
13:49que el cuerpo se estiraría progresivamente hasta convertirse en una especie de hilo extremadamente
13:55largo. De ahí el nombre espaguetización. A pesar de su fama de devoradores cósmicos,
14:01los agujeros negros no son aspiradoras gigantes que se tragan todo a su alrededor. Si el Sol
14:07fuera reemplazado por un agujero negro con la misma masa, los planetas del sistema solar
14:12seguirían orbitando exactamente igual. La gravedad a grandes distancias sería la misma.
14:18La única diferencia sería que ya no había luz ni calor provenientes del Sol. Lo que
14:24realmente hace peligrosos a los agujeros negros es acercarse demasiado a ellos. Aunque
14:30son peligrosos de cerca, desde aquí abajo son hermosos de estudiar. Alejandro Martínez
14:36nos enseña cómo interpretar la imagen que cambió la historia de la astronomía.
14:46Cuando miras la imagen de un agujero negro, ¿sabes realmente lo que estás viendo? Cuando
14:52se publicó la primera imagen, muchas personas se hicieron la misma pregunta. Si los agujeros
14:58negros no emiten luz, ¿qué es exactamente lo que estamos observando? Lo primero que debes
15:04saber es esto. No estamos viendo el interior del agujero negro. En su centro, la gravedad
15:10es tan intensa que nada puede escapar, ni siquiera la luz. Todo lo que cruza ese límite desaparece
15:17para siempre. Lo que vemos en realidad es su entorno. Los agujeros negros tienen un límite
15:23llamado horizonte de sucesos. Más allá de este borde no podemos obtener información alguna.
15:29Pero justo antes de cruzarlo, la materia todavía es visible. Alrededor del agujero negro se suele
15:38formar algo que llamamos disco de acreción, en donde diferentes tipos de materiales, como
15:44polvo, material que se va acumulando a lo largo de los años, va cayendo poco a poco, pero
15:50en ese caer va girando a grandes velocidades y eso genera radiación. Radiación que nuestros
15:56radiotelescopios pueden capturar. Esta región oscura no es un agujero literal ni un objeto
16:03sólido. Es la sombra del agujero negro. Es el efecto de su gravedad extrema que curva
16:09el espacio-tiempo y atrapa la luz que pasa demasiado cerca. Lo que vemos es una silueta
16:14proyectada sobre el fondo brillante del disco de acreción. Y algo más importante, esta imagen
16:21no fue tomada con una sola cámara. Fue construida por el Event Horizon Telescope, una red de ocho
16:28radiotelescopios distribuidos por todo el planeta. Todos observaron el mismo punto del cielo al
16:34mismo tiempo. Y después un equipo de más de 200 científicos de diferentes países combinaron
16:41las señales para transformarlas en una imagen sin precedentes. La ciencia nos dice que el tiempo y
16:48el espacio se rompen en estos gigantes. Pero ¿será que un agujero negro no sea el fin, sino el inicio
16:56de múltiples universos?
17:08Ahora ya lo sabemos. Aunque los agujeros negros no emiten luz, la materia alrededor de ellos sí lo hace.
17:14El gas que gira a su alrededor puede calentarse a millones de grados y la luz misma se curva al
17:20atravesar ese campo gravitacional extremo. Todo eso deja huellas que los telescopios pueden detectar.
17:28En otras palabras, aunque un agujero negro sea invisible, su presencia puede delatarse por la
17:34manera en que altera el espacio que lo rodea. Y esa es justamente la paradoja. Los agujeros negros son
17:40algunos de los objetos más oscuros del universo, pero al mismo tiempo se han convertido en una de
17:46las herramientas más poderosas para entender cómo funciona la gravedad y también nos ha generado
17:51más preguntas. Es por eso que le hicimos unas preguntas al Dr. Joel Sánchez Bermúdez,
17:57investigador del Instituto de Astronomía de la UNAM, para que nos ayude a ampliar nuestras
18:02perspectivas del universo.
18:12Hoy le preguntamos al Dr. Joel Sánchez Bermúdez, astrofísico e investigador de la UNAM,
18:18sobre aquellas singularidades a las que llamamos agujeros negros.
18:29Vamos a hablar de agujeros negros estelares. Primero, que son agujeros negros que se forman
18:35de la muerte de estrellas masivas. A las estrellas que tienen al menos ocho veces la masa de nuestro
18:40sol se les llama estrellas masivas. Las estrellas más masivas, es decir, aquellas estrellas que tienen
18:48arriba de veinte veces la masa del sol, son las progenitoras de los agujeros negros estelares.
18:54Pero hay otro tipo de agujeros negros, que son esos agujeros negros supermasivos que se encuentran
18:59en el centro de las galaxias. Y los agujeros negros supermasivos tienen del orden de millones de veces
19:06la masa del sol. Entonces, realmente son monstruos comparados con los agujeros negros estelares
19:12que tienen del orden de unas cuantas veintenas de veces la masa del nuestro sol.
19:18¿Por qué se les llama agujeros negros?
19:23Se llaman agujeros negros porque básicamente cualquier cosa que caiga hacia el agujero no puede regresar,
19:30no puede escapar de ahí. Ni siquiera la luz que lo atraviesa puede regresar.
19:36Un agujero negro estelar no es otra cosa más que una deformación del espacio-tiempo.
19:43Lo que hace es que básicamente comprimes toda la masa en un punto, eso deforma el espacio-tiempo
19:50de tal manera que se crea una singularidad en ese punto.
19:56Imagínate comprimir una masa brutal solamente en un punto, eso obviamente crea esta deformación
20:07del espacio-tiempo y por consiguiente tenemos un agujero negro.
20:13¿Cómo se consiguió la primera imagen real de un agujero negro?
20:18Para la fotografía del agujero negro realmente es muy, yo creo que es un hito tecnológico
20:26de la astronomía moderna porque en principio se tuvieron que utilizar radiotelescopios
20:32que están distribuidos a lo largo de todo el mundo para observar simultáneamente.
20:37Entonces lo que se hizo es que se utilizaron varios radiotelescopios distribuidos a lo largo
20:42de todo el mundo. Ya hemos dicho, el agujero es negro, ¿no? Entonces realmente no se podría
20:47ver. Pero lo que se ve en la imagen es la sombra del agujero negro.
20:51Es decir, lo que parece que está brillante alrededor de la donita esta que se genera
20:56en la imagen es justamente el material más cercano al agujero negro, ¿no? O sea, no
21:04ese es el agujero, sino el material cerca del agujero. Entonces lo que vemos es realmente
21:08la sombra del agujero.
21:11Para finalizar, ¿cómo colabora México para conseguir imágenes como esa?
21:18Se conectaron varias antenas a lo largo de todo el mundo para poder hacer esas observaciones.
21:23Las primeras antenas que se conectan, los primeros radiotelescopios que se conectan
21:28entre sí, son los telescopios, una red de telescopios que se encuentra en Estados Unidos.
21:32Sin embargo, necesitaban antenas o separaciones entre las antenas mucho más grandes que las
21:38que tiene esta red en Estados Unidos. Entonces, una de las primeras antenas que se conectó
21:45como precursora de lo que después fue el Even Horizon Telescope. Fue justamente el LTM, ¿no?
21:53El telescopio milimétrico que está en Puebla. Este telescopio fue uno de los primeros que
21:59pudieron hacer las primeras imágenes de los agujeros negros supermasivos.
22:14Lo más sorprendente es que, a pesar de todo lo que hemos aprendido hoy, los agujeros negros
22:20siguen siendo uno de los mayores enigmas de la física, porque en su interior ocurren cosas
22:25que todas nuestras teorías actuales no pueden explicar completamente.
22:31La relatividad describe perfectamente cómo se comporta la gravedad a gran escala. La mecánica
22:37cuántica explica cómo funciona el universo a nivel de partículas, pero dentro de un agujero
22:42negro esas dos teorías entran en conflicto. La relatividad dice que el espacio es suave
22:48como una sábana, pero la cuántica dice que es caótico y granulado. En un agujero negro
22:53no sabemos cuál de las dos tiene razón. Es posible que en esos lugares extremos se
22:59escondan pistas para una teoría más profunda que aún no conocemos. Una teoría capaz de
23:04explicar al mismo tiempo la gravedad, el espacio, el tiempo y la materia. Por eso los agujeros
23:11negros no son solo curiosidades cósmicas, son laboratorios naturales donde el universo pone
23:16a prueba sus propias leyes. Durante mucho tiempo pensamos que los agujeros negros eran simplemente
23:22regiones oscuras donde todo desaparecía. Hoy sabemos que son mucho más que eso. Son objetos
23:29capaces de deformar el tiempo, ralentizar el espacio y revelar los límites mismos de nuestras
23:34teorías. Paradójicamente, estudiando los lugares más oscuros del cosmos hemos logrado
23:41entender cómo funciona el universo. Y quizás esa sea una de las ideas más fascinantes de la ciencia.
23:48A veces, para comprender la realidad, tenemos que mirar precisamente hacia aquello que no podemos ver.
23:55Yo soy Aranza Valencia y esto fue Un Pixel del Universo. Nos vemos en el próximo episodio para
24:02seguir explorando los secretos que esconde nuestro maravilloso cosmos. Continúe en La Señal de Suma TV,
24:08Canal de la Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo.
24:40¡Gracias!
24:41¡Gracias!
24:43¡Gracias!
24:58¡Gracias!
24:59¡Gracias!
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