Un buraco negro,[1]furado negro ou burato negro é unha rexión do espazo-tempo onde a gravidade é tan forte que nada, incluída a luz ou outras ondas electromagnéticas, teñen a enerxía suficiente para escapar dela.[2] De aí o nome, xa que non só non emiten luz senón que absorben todo tipo de radiación ou materia que se achegue demasiado. A teoría da relatividade xeral predece que unha masa suficientemente compacta pode deformar o espazo-tempo para formar un burato negro.[3][4] O límite da rexión da que non é posible escapar chámase horizonte de sucesos. Aínda que ten un grande efecto sobre o destino e as circunstancias dun obxecto que o atravesa, non ten características locais detectables segundo a relatividade xeral.[5] En moitos sentidos, un burato negro actúa como un corpo negro ideal, xa que non reflicte luz.[6][7] Ademais, a teoría cuántica de campos no espazo-tempo predece que os horizontes de eventos emiten radiación Hawking, co mesmo espectro que un corpo negro cuxa temperatura é inversamente proporcional á súa masa. Esta temperatura é da orde de mil millonésimas de kelvin para os buratos negros estelares, o que fai que sexa esencialmente imposible de observar directamente.
Os obxectos cuxos campos gravitatorios son demasiado fortes como para que a luz lles escape foron considerados por primeira vez no século XVIII por John Michell e Pierre Simon Laplace.[8] En 1916, Karl Schwarzschild atopou a primeira solución moderna da relatividade xeral que caracterizaría un burato negro. David Finkelstein, en 1958, publicou por primeira vez a interpretación do "burato negro" como unha rexión do espazo da que nada pode escapar. Os buratos negros foron considerados durante moito tempo unha curiosidade matemática; Non foi ata a década de 1960 cando os traballos teóricos demostraron que eran unha predición xenérica da relatividade xeral. O descubrimento das estrelas de neutróns por Jocelyn Bell Burnell en 1967 espertou o interese polos obxectos compactos colapsados gravitacionalmente como unha posible realidade astrofísica. O primeiro burato negro coñecido foi Cygnus X-1, identificado por varios investigadores de forma independente en 1971.[9][10]
Os buratos negros de masa estelar fórmanse cando estrelas masivas colapsan ao final do seu ciclo de vida.[11] Despois de que se formou un burato negro, pode crecer absorbendo masa do seu contorno. Ao absorber outras estrelas e fusionarse con outros buratos negros, pódense formar buratos negros supermasivos de millóns de masas solares (M☉) pode formarse ao absorber outras estrelas e fusionarse con outros buratos negros. Hai consenso en que os buratos negros supermasivos existen nos centros da maioría das galaxias.
A presenza dun burato negro pode deducirse a través da súa interacción con outra materia e coa radiación electromagnética, tal como a luz visible. Calquera materia que caia dentro dun burato negro pode formar un disco de acreción externo quentado pola fricción, formando quásares, algúns dos obxectos máis brillantes do universo. As estrelas que pasan demasiado preto dun burato negro supermasivo poden ser esnaquizadas en forma de serpentinas que brillan moito antes de ser "tragadas" por este.[12] Se outras estrelas orbitan ao redor dun burato negro, as súas órbitas poden determinar a masa e a localización do burato negro. Estas observacións poden utilizarse para excluír posibles alternativas, como as estrelas de neutróns. Deste xeito, os astrónomos identificaron numerosos candidatos a buratos negros estelares en sistemas binarios e estableceron que a fonte de radio coñecida como Saxitario A*, no núcleo da Vía Láctea, contén un burato negro supermasivo[13] duns 4,3 millóns de masas de enerxía solar.
O 10 de abril de 2019 publicouse a primeira imaxe directa dun burato negro e as súas proximidades, tras as observacións realizadas polo Event Horizon Telescope (EHT) en 2017 do burato negro supermasivo do centro galácticoMessier 87.[18][19][20] A partir de 2021, o corpo coñecido máis próximo que se pensa que é un burato negro está a 1.500 anos luz (460 parsecs) de distancia. Aínda que ata agora só se atoparon un par de ducias de buratos negros na Vía Láctea, pénsase que hai centos de millóns, a maioría dos cales son solitarios e non causan emisión de radiación.[21] Polo tanto, só serían detectables mediante lentes gravitacionais.
↑Montgomery, Colin; Orchiston, Wayne; Whittingham, Ian (2009). "Michell, Laplace and the origin of the black hole concept". Journal of Astronomical History and Heritage12 (2). pp. 90–96. Bibcode:2009JAHH...12...90M.
↑Celotti, A.; Miller, J.C.; Sciama, D.W. (1999). "Astrophysical evidence for the existence of black holes". Classical and Quantum Gravity16 (12A): A3–A21. arXiv:astro-ph/9912186. doi:10.1088/0264-9381/16/12A/301.
↑Reynolds, C. (4 September 2008). "Astrophysics: Bringing black holes into focus". Nature 455 (7209): 39–40. Bibcode:2008Natur.455...39R. doi:10.1038/455039a. PMID 18769426.