Diez preguntas que podrías tener sobre los agujeros negros

Un agujero negro es un objeto extremadamente denso en el espacio del cual no puede escapar ningún tipo de luz. Si bien los agujeros negros son misteriosos y exóticos, también son una consecuencia clave de cómo actúa la gravedad: cuando una gran cantidad de masa se comprime en un espacio lo suficientemente pequeño, el objeto resultante rompe el tejido mismo del espacio y el tiempo, convirtiéndose en lo que se denomina una singularidad. La gravedad que produce un agujero negro es tan poderosa que podrá atraer material cercano y “comérselo”.

Estas son 10 cosas que quizás desearías saber sobre los agujeros negros:

Ninguna luz de ningún tipo, incluyendo los rayos X, puede escapar del interior del horizonte de sucesos de un agujero negro, que es la región más allá de la cual no hay regreso posible. Los telescopios de la NASA que estudian los agujeros negros observan los entornos a su alrededor, donde se encuentra material muy cerca del horizonte de sucesos. La materia se calienta a millones de grados a medida que es atraída hacia el agujero negro, por lo que brilla con luz de rayos X. La inmensa gravedad de los agujeros negros también distorsiona el espacio mismo, por lo que es posible ver la influencia de una atracción gravitacional invisible sobre las estrellas y otros objetos.

Es probable que un agujero negro de masa estelar, con una masa de decenas de veces la masa del Sol, pueda formarse en segundos, después del colapso de una estrella de gran masa. Estos agujeros negros relativamente pequeños también pueden formarse mediante la fusión de dos restos estelares densos, llamados estrellas de neutrones. Una estrella de neutrones también puede fusionarse con un agujero negro para formar un agujero negro más grande, o dos agujeros negros pueden chocar. Fusiones como estas también crean agujeros negros rápidamente y producen ondas en el espacio-tiempo llamadas ondas gravitacionales.

Más misteriosos son los agujeros negros gigantes que se encuentran en el centro de las galaxias: los agujeros negros “supermasivos”, que pueden pesar millones o miles de millones de veces la masa del Sol. Pueden pasar menos de mil millones de años para que uno alcance un tamaño muy grande, pero en general se desconoce cuánto tiempo tardan en formarse.

La investigación consiste en observar los movimientos de las estrellas en el centro de las galaxias. Estos movimientos involucran a un cuerpo oscuro y masivo cuya masa puede calcularse a partir de las velocidades de las estrellas. La materia que cae en un agujero negro aumenta la masa del agujero negro. Su gravedad no desaparece del universo.

No. No hay forma de que un agujero negro se coma una galaxia entera. El alcance gravitacional de los agujeros negros supermasivos que están contenidos en el centro de las galaxias es grande, pero no lo suficientemente grande como para devorar toda la galaxia.

¡De seguro no sería nada bueno! Pero lo que sabemos acerca del interior de los agujeros negros proviene de la teoría general de la relatividad de Albert Einstein.

En el caso de los agujeros negros, los observadores lejanos solo verán regiones fuera del horizonte de sucesos, pero algún observador que cayera en el agujero negro experimentaría otra “realidad” totalmente diferente. Si entráramos en el horizonte de sucesos, la percepción del espacio y el tiempo cambiaría por completo. Al mismo tiempo, la inmensa gravedad del agujero negro nos comprimiría horizontalmente y nos estiraría verticalmente como un fideo, razón por la cual los científicos llaman a este fenómeno (no es broma) “espaguetización”.

Por suerte, esto nunca le ha sucedido a nadie: los agujeros negros están demasiado lejos para atraer cualquier materia de nuestro sistema solar. Pero los científicos han observado que los agujeros negros destrozan estrellas, lo cual es un proceso que libera una enorme cantidad de energía.

El Sol nunca se convertirá en un agujero negro porque no tiene la masa suficientemente para explotar. En lugar de eso, el Sol se convertirá en un denso remanente estelar llamado enana blanca.

Pero si, hipotéticamente, el Sol se convirtiera de repente en un agujero negro con la misma masa que tiene hoy, esto no afectaría las órbitas de los planetas, porque su influencia gravitacional sobre el sistema solar sería la misma. Por lo tanto, la Tierra continuaría girando alrededor del Sol sin ser atraída hacia él… aunque la falta de luz solar sería desastrosa para la vida en la Tierra.

Los agujeros negros de masa estelar son resultado de la explosión de una estrella masiva. Estas explosiones distribuyen en el espacio elementos como carbono, nitrógeno y oxígeno, que son necesarios para la vida. Las fusiones entre dos estrellas de neutrones, entre dos agujeros negros, o entre una estrella de neutrones y un agujero negro, propagan de manera similar elementos pesados que algún día podrían convertirse en parte de nuevos planetas. Las ondas de choque de las explosiones estelares también pueden desencadenar la formación de nuevas estrellas y nuevos sistemas solares. Así que, en cierto sentido, debemos nuestra existencia en la Tierra a las explosiones y colisiones que ocurrieron mucho tiempo atrás y que formaron los agujeros negros.

A mayor escala, la mayoría de las galaxias parecen tener agujeros negros supermasivos en su centro. Aún no se entiende la conexión entre la formación de estos agujeros negros supermasivos y la formación de galaxias. Es posible que un agujero negro haya desempeñado un papel en la formación de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Pero este problema del huevo y la gallina —es decir, ¿qué fue primero, la galaxia o el agujero negro?— es uno de los grandes enigmas de nuestro universo.

El agujero negro más lejano que se haya detectado se encuentra en una galaxia situada a unos 13.100 millones de años luz de la Tierra. (Actualmente se estima que la edad del universo es de unos 13.800 millones de años, lo que significa que este agujero negro existió unos 690 millones de años después del Big Bang).

Este agujero negro supermasivo es lo que los astrónomos llaman un “cuásar”, donde se vierten grandes cantidades de gases dentro del agujero negro con tanta rapidez que su producción de energía es mil veces mayor que la de la propia galaxia. Su brillo extremo es la forma en que los astrónomos pueden detectarlo a distancias tan grandes.

El universo es un lugar grande. En particular, el tamaño de una región donde un determinado agujero negro tiene una influencia gravitacional importante es bastante limitado en comparación con el tamaño de una galaxia. Esto se aplica incluso a los agujeros negros supermasivos como el que se encuentra en el centro de la Vía Láctea. Este agujero negro probablemente ya se ha “comido” la mayoría o la totalidad de las estrellas que se formaron cerca, y las estrellas más alejadas están en su mayoría a salvo de ser atraídas. Dado que este agujero negro ya pesa unos cuantos millones de veces la masa del Sol, solo habrá pequeños aumentos en su masa si se traga algunas estrellas de masa más parecida a la del Sol. No existe peligro de que la Tierra (situada a 26.000 años luz del agujero negro de la Vía Láctea) sea atraída hacia su interior.

Las futuras colisiones de galaxias harán que los agujeros negros crezcan en tamaño; por ejemplo, mediante la fusión de dos agujeros negros. Pero las colisiones no ocurrirán indefinidamente porque el universo es grande y porque se está expandiendo, por lo que es muy poco probable que ocurra algún tipo de efecto “desbocado” de un agujero negro.

Sí. El fallecido físico Stephen Hawking propuso que, si bien los agujeros negros crecen al devorar material, también se encogen lentamente porque pierden pequeñas cantidades de una energía llamada “radiación de Hawking”.

La radiación de Hawking se produce porque el espacio vacío, o el vacío, no está realmente vacío. En realidad, es un mar de partículas que aparecen y desaparecen continuamente. Hawking demostró que, si se crea un par de estas partículas cerca de un agujero negro, existe la posibilidad de que una de ellas sea arrastrada hacia el agujero negro antes de ser destruida. En este caso, su compañera escapará al espacio. La energía para que ocurra esto proviene del agujero negro, por lo que el agujero negro pierde lentamente energía y masa mediante este proceso.

Con el tiempo, en teoría, los agujeros negros se evaporarán a través de la radiación de Hawking. Pero tomaría mucho más tiempo que toda la edad del universo para que se produzca una evaporación importante de la mayoría de los agujeros negros que conocemos. ¡Los agujeros negros, incluso los que tienen de unas cuantas veces la masa del Sol, existirán durante mucho, mucho tiempo!

Equipo editorial científico de la NASA

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