Físicamente, toda acumulación de masa genera un campo gravitatorio a su alrededor cuya potencia depende de la cantidad de masa y también del tamaño que tenga esa acumulación. Por esta razón, por ejemplo, una nave espacial que debe escapar de nuestro planeta, necesita poseer suficiente energía para vencer la atracción gravitatoria terrestre. Si a la nave se le imprime una velocidad menor que la necesaria para que escape (11,2 km/seg) caerá a la Tierra, imposibilitada de salir.
Cuanto más masivo sea un astro (sea planeta o estrella) mayor será la velocidad de escape del mismo; debe tenerse presente entonces, que en objetos muy masivos (enanas blancas o estrellas de neutrones) la atracción gravitatoria es enorme.
La teoría indica que los objetos llamados agujeros negros se formarían cuando una cantidad apreciable de materia cósmica se acumula en un volumen extremadamente reducido del espacio; por ejemplo, luego del colapso de una estrella.
En un agujero negro, la fuerza de atracción que ejerce su gravedad es tan intensa que la materia se comprime hasta límites increíbles; al adquirir un estado tan denso, la gravedad resulta tan elevada que ni la luz puede escapar de él. Por esta causa el objeto no será observable: será "negro", a decir por los astrónomos. La denominación de "agujero" surge al designar al cuerpo del que no puede escapar nada a causa de su gravedad y que parece absorber toda la materia circundante.
Se ha calculado que las dimensiones de un agujero negro no superarían 1 km de diámetro, y que le correspondería una cantidad de masa entre una similar a la de la Tierra y masas equivalentes a varios miles de soles.
Los astrónomos han estimado que la materia atraída hacia un agujero negro será fuertemente acelerada por su gravedad y, por lo tanto, las partículas que la componen entrarán en un estado de continua colisión mutua, cayendo a muy grandes velocidades en una curva de forma espiral. Por consiguiente, en los alrededores de un agujero negro se creará un violento torbellino, en el cual la materia trata de penetrar en un muy pequeño volumen del espacio.
El continuo choque de partículas acaba calentándolas muy intensamente y dando lugar a una radiación muy fuerte de energía. Si la temperatura alcanza a ser suficientemente tan elevada como para alcanzar los millones de grados (lo cual es muy probable en esas circunstancias), se puede detectar ese torbellino mediante observaciones de la radiación en Rayos X.
Hasta el momento no existe ninguna prueba concluyente de la existencia de agujeros negros. Por ser invisibles, sólo podrían ser detectados a través de sus efectos gravitacionales sobre otros cuerpos celestes, o bien en el caso singular de que se halle junto a otra estrella formando un sitema doble. Existe un sistema binario en la constelación del Cisne, donde se ha observado una potente fuente de Rayos X; aparentemente es de una de las dos componentes del sistema, justamente aquella que no es visible. Los datos recogidos de un sistema doble sugieren que un enigmático objeto (que sería muy pequeño), tendría masa suficientemente grande como para ser identificado como serio candidato a agujero negro.
Por otra parte se detectaron fuertes radiaciones de Rayos X en determinadas regiones del espacio; muchas de esas fuentes X son de carácter explosivo, lo que implicaría que podrían ser debidas también a agujeros negros. Algunos núcleos de galaxias además, son muy difíciles de identificar con algo conocido, por lo que algunos científicos consideran que podrían vincularse también con fenómenos similares a los agujeros negros.
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