Preguntas y respuestas sobre los agujeros negros

Dic, 2020
8:29 am

En el universo es posible hallar fenómenos cuya existencia es difícil de creer. Unos de los más extraños son los agujeros negros, cuyo solo nombre evoca miedo y fantasías como de ciencia ficción. Si bien aún ignoramos mucho acerca de ellos, en este artículo intentaré responder algunas preguntas usuales en torno a ellos, usando los últimos conocimientos disponibles. [1]

¿Qué es un agujero negro?

Según la página web de la NASA, un agujero negro es “un objeto astronómico con una atracción gravitacional tan fuerte que nada, ni siquiera la luz, puede escapar de él”. [2] En términos generales, los agujeros negros tienen una estructura sencilla —lo cual no impide que, en su interacción con el entorno, provoquen fenómenos muy complejos. La anatomía esencial de un agujero negro puede dividirse en dos partes:

la singularidad —singularity, en inglés—, que se encuentra en el centro y, según algunos físicos teóricos, consiste en un punto con una densidad prácticamente infinita, donde el espacio-tiempo se distorsiona; y
el horizonte de sucesos —o event horizon— que es la “frontera” con forma de esferoide que marca una frontera de no retorno; esto sucede porque la velocidad necesaria para escapar es superior a la velocidad de la luz —el límite de velocidad del cosmos—, de modo que la materia y la radiación entran, pero no pueden salir.

¿Como se forman?

Antes de hablar del origen de los agujeros negros, primero hay que entender las dimensiones y parte del ciclo de vida de las estrellas. Durante la vida de una estrella, ésta se encuentra en un equilibrio entre la fuerza de gravedad que la comprime y la presión que la expande; como ambas fuerzas están balanceadas, la estrella adopta una forma esférica estable.

Una estrella “vive” porque en su interior transforma el hidrógeno en helio, y cada vez que eso sucede se produce un fotón de luz —por eso brillan—; pero cuando el hidrógeno se agota, una estrella llega al final de su vida y puede sufrir uno de dos destinos: si tiene poca masa, dejará de expandirse, se comprimirá y se convertirá en una enana blanca, una especie de cadáver estelar. La mayoría de las estrellas del universo tendrán ese destino. El otro es convertirse en un agujero negro.

Ahora bien, existen dos tipos de estos objetos astronómicos: los agujeros negros estelares —stellar black holes—, que poseen de tres a docenas de veces la masa de nuestro Sol, y los agujeros negros supermasivos, que pesan de cien mil a miles de millones de masas solares, y cuyo origen aún es muy incierto —si bien se sabe que existen desde los principios del universo.

Un agujero negro estelar se forma cuando una estrella con más de veinte masas solares agota el combustible en su núcleo y colapsa por su propio peso, lo que desencadena una explosión de supernova que destruye las capas externas de la estrella. Pero si el núcleo contiene más de tres veces la masa del Sol, ninguna fuerza puede evitar que se convierta en un agujero negro.

Recreación artística de una supernova.

¿Cómo sabemos que existen?

Si bien es cierto que no podemos observarlos directamente, es posible detectarlos a partir de la influencia que ejercen en todo lo que los rodea: observaciones de cómo los objetos se aproximan a un punto o de cómo se distorsiona la luz al pasar por él. Como ejemplo, en este video se ve cómo Sagitario A —el agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia— influye en el movimiento de las estrellas aledañas:

Otra forma de demostrar su existencia es por medio de las ondas gravitacionales predichas por Albert Einstein, que son perturbaciones en el espacio-tiempo que resultan de fenómenos colosales como una colisión galáctica, entre estrellas de neutrones o entre agujeros negros.

Y si tú eres es de los que necesitan “ver para creer”, ahí está la primera imagen en la historia de un agujero negro supermasivo, ubicado en el centro de la galaxia M87, que fue tomada el 10 de abril de 2019 por el consorcio internacional Telescopio del Horizonte de Sucesos.

Primera imagen real en la historia de un agujero negro supermasivo ubicado en el centro de la galaxia M87.

¿Por qué hay un anillo brillante alrededor del agujero negro?

Si observas la primera fotografía de un agujero negro tomada en 2019, notarás un “anillo de fuego” que lo rodea. Esto se debe a que los agujeros negros absorben algunos de los objetos más brillantes del universo. A medida que la materia se acerca al horizonte de sucesos, comienza a acelerarse y a calentarse, brillando intensamente hasta que atraviesa esa frontera.

¿Algún día absorberán todo el universo?

Quizá la creencia más común sobre los agujeros negros es que absorben todo lo que se acerca a ellos y que, tarde o temprano, terminarán por consumir todo lo que existe en el universo. Pero, ¿qué hay de cierto en ello?

La NASA afirma que “no hay forma de que un agujero negro devore una galaxia entera. El alcance gravitacional de los agujeros negros supermasivos contenidos en medio de las galaxias es grande, pero no lo suficiente como para devorar toda la galaxia”,³ y mucho menos el cosmos entero.

¿Qué me pasaría si cayera en un agujero negro?

Si entraras en el horizonte de eventos, tu percepción del espacio y el tiempo cambiaría por completo. Al mismo tiempo, la inmensa gravedad del agujero negro te comprimiría horizontalmente y te estiraría verticalmente como un fideo, un fenómeno que los científicos llaman “espaguetización”.

Espaguetización de una estrella.

Cuando finalmente llegaras a la singularidad del agujero negro, tu cuerpo se habría convertido en un delgado flujo de materia de muchos kilómetros de largo. Pero a esas alturas ya no sentirías dolor, pues ya estarías muerto —de hecho, todo esto habrá sucedido en unas milésimas de segundo.

¿Se evaporan los agujeros negros?

Se cree que todos los agujeros negros eventualmente se evaporarán, liberando partículas a través de un proceso conocido como radiación de Hawking. Aunque la radiación de Hawking aún no se ha verificado experimentalmente, hoy en día es ampliamente aceptada entre los científicos.