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INTRODUCCIÓN ASTRONOMÍA Y ASTROFÍSICA

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EL FIN DE LAS ESTRELLAS MASIVAS

La contracción del espacio y el espacio-tiempo

 

Supernovas y estrellas de neutrones
Una supergigante
Una supernova
Nucleosíntesis estelar
Una estrella de neutrones
Un púlsar
La radiación de los púlsares

Las fuentes X y gamma
Las fuentes de rayos X
El enigma de las explosiones  de rayos gamma
El origen de las explosiones de rayos gamma

La relatividad restringida
El fin del espacio absoluto
La relatividad restringida
La dilatación del tiempo
La contracción del espacio y el espacio-tiempo

La relatividad general
El principio de equivalencia
La relatividad general y la curvatura del espacio-tiempo
Las verificaciones de la relatividad general
La onda gravitacional
La lente gravitacional

Los agujeros negros
Un agujero negro
El espacio-tiempo alrededor de un agujero negro
Un agujero negro histórico: Cygnus X-1

 

 

 

 

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Imagen que ofrece una fotografía del sol en rayos x. Crédito: NASA Goddard Laboratory for Atmospheres

 

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Visión artística de un agujero negro con disco de acreción. Crédito: Jörn Wilms (Tübingen) et al.; ESA

La contracción del espacio y el espacio-tiempo

 

La contracción del espacio

Si el tiempo es afectado por el movimiento, el espacio lo es también. Einstein mostró que la dilatación del tiempo se acompañaba de una contracción del espacio. Todo observador que mira un objeto en movimiento ve una de las dimensiones de éste disminuir. La dimensión en cuestión es la que se mide en la dirección paralela al desplazamiento, no estando las otras afectadas.

Imagine un objeto de 60 metros de longitud y 10 metros de anchura en reposo. Cuando este objeto se desplaza delante de usted al 75 por ciento de la velocidad de la luz en la dirección de su longitud, usted lo verá siempre con 10 metros de anchura, pero 40 de largo en lugar de 60.

El concepto de espacio-tiempo

La indisociabilidad del espacio y del tiempo llevó a los físicos a asociarlos para formar un concepto más general. Según Newton, el espacio y el tiempo eran dos conceptos completamente independientes que podían existir uno sin el otro. Era, por ejemplo, natural hablar de la posición de un cuerpo sin hacer referencia al momento en que éste se medía.

Pero en relatividad los dos conceptos van juntos, son indisociables. Por esta razón, esta teoría sólo puede considerar acontecimientos, es decir, acciones que se producen en un lugar preciso y en un momento dado. Hablar del espacio o del tiempo independientemente uno del otro no tiene ya sentido. En consecuencia, los físicos unifican los dos conceptos en una estructura más general en cuatro dimensiones, tres para el espacio y una para el tiempo, llamada espacio-tiempo.

 

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Hermann Minkowski (22 de junio de 1864 - 12 de enero de 1909) fue un matemático ruso de origen lituano que desarrolló la teoría geométrica de los números. Sus trabajos más destacados fueron realizados en las áreas de la teoría de números, la física matemática y la teoría de la relatividad.

Minkowski nació en Aleksotas, Rusia (actualmente Kaunas, Lituania), y cursó sus estudios en Alemania en las universidades de Berlín y Königsberg, donde realizó su doctorado en 1885. Durante sus estudios en Königsberg en 1883, recibió el premio de matemáticas de la Academia de Ciencias Francesa por un trabajo sobra las formas cuadráticas. Minkowski impartió clases en las universidades de Bonn, Göttingen, Königsberg y Zúrich. En Zúrich fue uno de los profesores de Einstein.


La masa

Otra consecuencia de la relatividad restringida se refiere a la masa. Al igual que el tiempo y el espacio, la masa de un objeto depende de la velocidad del observador que la mide. Un objeto de un kilogramo, que se desplaza al 98 por ciento de la velocidad de la luz, se comporta como si tuviera de hecho cinco.

Este aumento de la masa es la razón por la cual la velocidad de un objeto siempre es inferior a la de la luz. En efecto, cuanto más rápido va un cuerpo, es más masivo, y más grande la energía necesaria para acelerarlo. Cuando su velocidad es próxima a la de la luz, su masa es enorme, y una aportación de energía sólo provoca una aceleración escasa.

Para alcanzar la velocidad de la propia luz, la energía requerida es infinita, lo que es por supuesto imposible proporcionar. Así pues, un cuerpo masivo no puede nunca estrictamente alcanzar la velocidad de la luz. Este razonamiento no se aplica, sin embargo, a los fotones, ya que tienen una masa nula y pueden, pues, desplazarse a la velocidad de la luz.

 

 

ASTRONOMÍA Y ASTROFÍSICA - ANTONIO HERAS - SON FERRER (CALVIÁ)

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