Diez cosas que deberías saber acerca de los agujeros negros

El pasado 12 de mayo, un equipo internacional de investigadores reveló la primera imagen de Sagitario A*, el agujero negro supermasivo situado en el centro de la Vía Láctea, un hecho histórico para la ciencia y la academia que ayudará a revelar muchos misterios que aún se ciernen sobre estos cuerpos.

Pero, ¿Qué son?, ¿qué características tienen?, ¿cómo se forman? Estas y otras preguntas nos las respondió José Luis Nisperuza, decano de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Básicas de la Fundación Universitaria Los Libertadores.   

1. ¿Qué es un agujero negro?

Empecemos indicando que todos los cuerpos, por el hecho de poseer masa, causan un efecto de atracción hacia otros cuerpos, esta interacción se conoce como atracción gravitacional, y mientras más masa tenga el cuerpo, mayor atracción generará sobre los cuerpos que lo rodean.

Un agujero negro es una región del espacio con una densidad de masa tan elevada que la atracción sobre la vecindad circundante es tan grande, que nada, ni siquiera la luz puede escapar de ella. Como la luz no puede escapar de él, el agujero negro en sí mismo no puede ser visualizado, de ahí su nombre de agujero negro.

Cuando se habla de la imagen de un agujero negro, lo que se observa es la región circundante compuesta por gas y partículas muy calientes que giran en torno a él y que por el sobrecalentamiento emiten radiación.

2. ¿Cómo se forma un agujero negro?

Los agujeros negros se forman cuando estrellas muy masivas, del orden de 10 masas solares, (10 veces la masa del sol) llegan al ciclo final de sus vidas en una gran explosión conocida como supernova.

Es importante resaltar que la vida de una estrella básicamente es la lucha entre la presión de radiación que empuja la radiación hacia el exterior de la estrella y la fuerza de gravedad que trata de colapsar la materia hacia el centro de la estrella. 

Este equilibrio se mantiene básicamente a lo largo de la vida de la estrella mientras esta posee suficiente combustible (hidrógeno y helio). Pero cuando se agota el combustible, la estrella se enfría y la fuerza de presión de radiación ya no puede contener la gravedad y la estrella colapsa sobre sí misma hacia su centro, provocando una gran implosión conocida como supernova, dejando una región infinitamente densa, un agujero negro.

3. ¿De qué se compone un agujero negro?  

Las partes esenciales de un agujero negro son:

Singularidad: es el centro del agujero negro, donde la masa de la estrella que ha colapsado se concentra en una región infinitamente densa.

Horizonte de sucesos: es la región límite de la cual la luz ya no puede escapar de la atracción gravitacional.

Disco de acreción: es un disco de gas y partículas muy calientes que giran en torno al agujero negro a velocidades cercanas a la velocidad de la luz. Este gas sobrecalentado emite calor en forma de diferentes tipos de radiación. Técnicamente, es lo que se observa al tomar la imagen de un agujero negro.

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4. ¿Cómo se mide?

Con la ayuda de los observatorios astronómicos que ya se cuenta con la tecnología para tomar imágenes de estos colosales monstruos. Estas imágenes permiten determinar con bastante precisión el tamaño y la masa de los agujeros negros, facilitando a los astrónomos contrastar los modelos teóricos con la observación.

5. ¿Puede haber más agujeros negros en la galaxia?

Actualmente no se tienen imágenes de otros agujeros negros al interior de la galaxia, no obstante, a medida que las estrellas más masivas de nuestra galaxia envejezcan y exploten en supernovas, darán origen a nuevos agujeros negros.

6. ¿Representan un riesgo para el planeta?

No, debido a la gran distancia a la que se encuentran, en este caso, Sagitario A* se encuentra a 26.000 años luz, por lo que no representan un riesgo para la vida en la Tierra ni para la existencia del planeta Tierra.

7. ¿Además de nuestra galaxia, existen en otro lugar del universo?

Se cree que todas las galaxias espirales como nuestra Vía Láctea, y también las galaxias elípticas poseen un agujero negro supermasivo en su interior que dinamiza el movimiento de las estrellas en el núcleo galáctico. Adicionalmente, puesto que las galaxias típicamente están formadas por miles y hasta cientos de miles de millones de estrellas, es de esperarse que al envejecer, las galaxias contengan muchos agujeros negros.

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8. ¿Qué significa para la ciencia y la academia esta primera imagen de Sagitario A*?

Es un verdadero hito puesto que este tipo de imágenes les permiten a los científicos afinar y/o corroborar los modelos teóricos en torno a los agujeros negros, que siguen siendo un enigma para la ciencia contemporánea. Se cree que juegan un rol muy importante en la dinámica y evolución de nuestro universo.

9. ¿Cómo logran captar la imagen de Sagitario A*? 

La colaboración científica que permitió tomar la primera imagen del agujero negro Sagitario A* en nuestra Vía Láctea, se denomina Telescopio Horizonte de Sucesos (EHT, por siglas en inglés), y consiste en ocho (8) sistemas de radiotelescopios ubicados en distintas partes del planeta. A través de una técnica denominada interferometría, la información se acopla funcionando como si se tratase de un único y gran radiotelescopio.

10. Hace tres años se reveló la primera imagen de otro agujero negro, ¿en qué se diferencia de esta?

La imagen del primer agujero negro, obtenida en 2019, correspondía a uno ubicado en la galaxia M87, con el cual hay varias diferencias sustanciales: primero, el agujero negro de M87 tiene una masa del orden de 6.500 millones de soles, comparado con los cuatro (4) millones de masas solares que tiene el agujero negro en nuestra galaxia, es decir, el agujero de M87 es muchísimo más colosal; dos: el agujero negro de nuestra galaxia está a tan solo 26.000 años luz, en comparación con los 55 millones de años luz a los que está el agujero negro de M87, pero a pesar de esta diferencia de distancias, fue mucho más fácil obtener la imagen del agujero de M87 debido a la ubicación de la Tierra en la Vía Láctea, lo que hace que el gas del medio interestelar de nuestra propia galaxia dificulte la observación, Tres: el agujero negro de M87, al estar más lejos, se presenta algo más estático respecto al que tenemos en nuestra galaxia, lo que facilita su observación en comparación con el nuestro.