jueves, 20 de abril de 2017

LOS AGUJEROS NEGROS

Autor: Marta Llorente Martín

DEFINICIÓN

Un agujero negro es una región finita del espacio en cuyo interior existe una concentración de masa lo suficientemente elevada como para generar un campo gravitatorio tal que ninguna partícula material, ni siquiera la luz, puede escapar de ella. Sin embargo, los agujeros negros pueden ser capaces de emitir radiación, lo cual fue conjeturado por Stephen Hawking. La radiación emitida por agujeros negros no procede del propio agujero negro sino de su disco de acreción.

Un objeto sometido a una compresión mayor que la de las estrellas de neutrones tendría un campo gravitatorio tan intenso, que cualquier cosa que se aproximara a él quedaría atrapada y no podría volver a salir. Es como si el objeto atrapado hubiera caído en un agujero infinitamente hondo y no cesase nunca de caer. Y como ni siquiera la luz puede escapar, el objeto comprimido será negro. Literalmente, un «agujero negro».
CREACIÓN


Tras varios miles de millones de años de vida, la fuerza gravitatoria de dicha una gigante roja (estrella que tiene 30 o más veces la masa del sol) comienza a ejercer fuerza sobre sí misma originando una masa concentrada en un pequeño volumen, convirtiéndose en una enana blanca. En este punto, dicho proceso puede proseguir hasta el colapso de dicho astro por la auto atracción gravitatoria que termina por convertir a esta enana blanca en un agujero negro. Este proceso acaba por reunir una fuerza de atracción tan fuerte que atrapa hasta la luz en este.
En palabras más simples, un agujero negro es el resultado final de la acción de la gravedad extrema llevada hasta el límite posible. La misma gravedad que mantiene a la estrella estable, la empieza a comprimir hasta el punto que los átomos comienzan a aplastarse. Los electrones en órbita se acercan cada vez más al núcleo atómico y acaban fusionándose con los protones, formando más neutrones

El resultado final, una estrella de neutrones. En este punto, dependiendo de la masa de la estrella, el plasma de neutrones dispara una reacción en cadena irreversible, la gravedad aumenta enormemente al disminuirse la distancia que había originalmente entre los átomos. Las partículas de neutrones implosionan, aplastándose más, logrando como resultado un agujero negro, que es una región del espacio-tiempo. Los detalles de qué sucede con la materia que cae más allá de este horizonte dentro de un agujero negro no se conocen porque para escalas pequeñas sólo una teoría cuántica de la gravedad podría explicarlos adecuadamente, pero no existe una formulación completamente consistente con dicha teoría.



También existen los agujeros negros estelares, que están formados por el colapso de una estrella masiva (más de 30-70 veces la masa del sol). El proceso es observado como una explosión de una supernova. Este agujero tendría una masa mínima de 3 masas solares aunque se ha llegado a encontrar uno de hasta 33 masas solares.

Según la teoría de la relatividad general pueden existir agujeros negros de cualquier masa. Mientas menos masa tenga mayor tiene que ser la densidad de la materia para formar un agujero negro.


CLASIFICACIÓN TEÓRICA

SEGÚN SU MASA 

Se explican los fenómenos físicos mediante dos teorías en cierto modo contrapuestas y basadas en principios incompatibles:
-La mecánica cuántica: que explica la naturaleza de «lo muy pequeño», donde predomina el caos y la estadística y admite casos de evolución temporal no determinista.
-La relatividad general: que explica la naturaleza de «lo muy pesado» y que afirma que en todo momento se puede saber con exactitud dónde está un cuerpo, siendo esta teoría totalmente determinista. 
Ambas teorías están experimentalmente confirmadas pero, al intentar explicar la naturaleza de un agujero negro, es necesario juzgar si se aplica la cuántica por ser algo muy pequeño o la relatividad por ser algo tan pesado.

FORMACIÓN DE ESTRELLAS POR EL INFLUJO DE AGUJEROS NEGROS

Nuevas estrellas podrían formarse a partir de los discos elípticos en torno a agujeros negros; tales discos elípticos se producen por antiguas nubes de gas desintegradas previamente por los mismos agujeros negros; las estrellas producidas por condensación o acreción de tales discos elípticos al parecer tienen órbitas muy elípticas en torno a los agujeros negros supermasivos.

AGUJEROS BLANCOS

Región finita del espacio-tiempo, visible como objeto celeste con una densidad tal que deforma el espacio pero que, a diferencia del agujero negro, deja escapar materia y energía en lugar de absorberla.De hecho ningún objeto puede permanecer en el interior de dicha región durante un tiempo infinito.

EDIFICIOS ARFRISOL

EDIFICIO EN MONCLOA, MADRID


Las estrategias que se emplean en este edificio son: una fachada ventilada de plaqueta cerámica, diferentes tipos de vidrio y espesor de aislamiento en función de la orientación. Sombreamientos de ventanas en la fachada sur parra integrar la energía fotovoltaica y, por último, el sombreamiento de cubierta con una pérgola que además es un soporte para energía solar térmica. 

UN DÍA DE INVIERNO

  • La ganancia solar  calienta las estancias a través de huecos acristalados. 
  • La temperatura de las estancias aumenta por la radiación de los muros e inductores. 
  • La fachada ventilada permite la colocación del aislamiento al exterior y hoja pesada al interior.
  • El aire caliente del circuito de retorno se aprovecha también en las unidades de tratamiento de aire.

NOCHE DE INVIERNO

  • La energía acumulada en masa térmica es cedida a las estancias reduciendo el consumo de climatización.  

UN DÍA DE VERANO

  • El sombreamiento en los huecos sur evitan la ganancia solar. 
  • La pérgola sombrea la cubierta y protege de la radiación soportando el campo de captación solar.



Para visualizar la animación haz click en esta imagen


EDIFICIO EN SORIA


Las estrategias bioclimáticas que se emplean en este edificio son: diferenciación de fachadas por orientación, doble piel en fachada convirtiendo la existente en una fachada ventilada, sombreamientos en fachada sur, galería con efecto invernadero y sombreamiento en cubierta con doble pérgola radiante emisiva. Las estrategias se aplican de diferente manera según la estación del año y el momento del día.

DÍA DE INVIERNO

El invierno en Soria es muy frío por lo que se busca el calor:
  • La radiación solar con bajo ángulo de incidencia entra por los huecos acristalados produciendo calentamiento.
  • Además, las estancias se calientan por el suelo radiante alimentado por captadores solares.
  • Tiene ventilación controlada a través del tiro de las chimeneas.

DÍA DE DÍA VERANO

Durante el verano lo que se necesita es refrigeración, para ello se hace uso de:
  • La radiación solar en verano incide con ángulo vertical, se evita en fachada sur con parasoles horizontales y pérgolas. 
  • Las se refrigeran mediante ventilación natural.
  • El agua caliente solar alimenta máquinas de absorción.
  • El agua fría circula por el suelo refrigerando así el edificio.
  • Se disipa el calor por intercambio térmico con el terreno a través de tubos verticales.
  • Se emplean ventiladores en el techo produciendo el movimiento del aire.

Haz click en esta imagen y  podrá observar una animación de lo explicado 



Por Silvia de la Torre y Silvia Quintana 4ºB

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