Agujeros negros

¿Qué es un agujero negro?

Un agujero negro es un lugar donde una gran cantidad de masa se ha comprimido en un espacio diminuto. El resultado es una gravedad tan fuerte que, pasado cierto límite, nada puede volver a salir, ni siquiera la luz.

Como no escapa la luz, el agujero negro en sí es invisible. Los encontramos observando lo que ocurre a su alrededor: estrellas que orbitan algo que no se ve, o gas que se calienta y brilla mientras cae en espiral.

La idea surgió de la teoría general de la relatividad de Einstein, que describe la gravedad como la curvatura del espacio y el tiempo causada por la masa. Cerca de un agujero negro, esa curvatura se vuelve extrema.

El horizonte de sucesos

El horizonte de sucesos es el borde de un agujero negro. Fuera de él, un objeto que se mueva lo bastante rápido aún puede escapar. Dentro, la velocidad necesaria para escapar sería mayor que la de la luz, que nada puede alcanzar.

No es una superficie sólida. Un viajero no notaría nada especial al cruzarlo, pero a partir de ese momento no habría vuelta atrás.

El tamaño del horizonte depende de la masa. Para un agujero negro con la masa del Sol mediría solo unos 6 km de diámetro. El de Sagitario A* mide unos 24 millones de km, menos que la órbita de Mercurio.

Agujeros negros estelares y supermasivos

Los agujeros negros estelares se forman cuando una estrella muy masiva agota su combustible y su núcleo se colapsa, normalmente en una explosión de supernova. Suelen tener de unas 5 a varias decenas de veces la masa del Sol. Nuestra galaxia podría contener unos 100 millones, aunque solo se ha encontrado un pequeño número.

Los agujeros negros supermasivos tienen de millones a miles de millones de veces la masa del Sol y están en el centro de la mayoría de las galaxias grandes. Cómo llegaron a ser tan grandes tan pronto en la historia cósmica sigue siendo un tema de investigación activo.

Los astrónomos también buscan agujeros negros de masa intermedia, entre estos dos grupos, y se han descrito algunos buenos candidatos.

Sagitario A*, el centro de nuestra galaxia

En el corazón de la Vía Láctea, a unos 27.000 años luz en dirección a la constelación de Sagitario, hay un agujero negro supermasivo llamado Sagitario A* (se lee "A estrella"). Tiene unos 4 millones de veces la masa del Sol.

Su existencia se demostró siguiendo durante muchos años estrellas que giran a gran velocidad a su alrededor en órbitas cerradas. Reinhard Genzel y Andrea Ghez, que dirigieron esos estudios, compartieron el Premio Nobel de Física de 2020 por este trabajo.

Sagitario A* está bastante tranquilo ahora. No está tragando mucho material, así que brilla muy poco en comparación con los núcleos brillantes de otras galaxias.

Las primeras imágenes

En abril de 2019, la colaboración Event Horizon Telescope publicó la primera imagen de un agujero negro: M87*, en el centro de la galaxia Messier 87, a unos 55 millones de años luz y con unos 6.500 millones de veces la masa del Sol.

El Event Horizon Telescope no es una sola antena, sino una red de radioobservatorios de todo el mundo que trabajan juntos, lo que hace que funcione como un telescopio del tamaño de la Tierra.

La imagen muestra un anillo luminoso de gas caliente alrededor de un centro oscuro, la sombra del agujero negro. En mayo de 2022, el mismo equipo publicó una imagen de Sagitario A*, que se parece muchísimo pese a tener unas 1.500 veces menos masa. Esa coincidencia es justo lo que predice la relatividad general.

Ondas gravitacionales

Einstein predijo que las masas en movimiento crean ondulaciones en el espacio y el tiempo llamadas ondas gravitacionales. Cuando llegan a la Tierra son increíblemente débiles.

El 14 de septiembre de 2015, los dos detectores LIGO de Estados Unidos captaron una de estas señales por primera vez. Procedía de dos agujeros negros, de unas 29 y 36 veces la masa del Sol, que giraban en espiral y se fusionaban a unos 1.300 millones de años luz. El descubrimiento ganó el Premio Nobel de Física de 2017.

Desde entonces, LIGO, Virgo en Italia y KAGRA en Japón han registrado cientos de fusiones, y las ondas gravitacionales se han convertido en una nueva forma de estudiar los agujeros negros.

Mitos comunes

Mito: los agujeros negros lo absorben todo. En realidad, a una distancia segura un agujero negro atrae igual que cualquier objeto de la misma masa. Si el Sol se sustituyera por un agujero negro de igual masa, la Tierra mantendría la misma órbita, aunque se volvería muy fría y oscura.

Mito: los agujeros negros son aspiradoras cósmicas que vagan por la galaxia. El agujero negro conocido más cercano está a más de 1.500 años luz y no supone ningún peligro para nosotros.

Mito: los agujeros negros son agujeros. En realidad son concentraciones de materia extremadamente densas. Muchos además giran, y algunos lanzan potentes chorros de partículas que se extienden mucho más allá de sus galaxias.