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¿Qué es un agujero negro?


La difusión este miércoles de la primera foto de un agujero negro, 3 millones de veces más grande que la Tierra, despertó la curiosidad de medio mundo. Pero ¿qué sabemos sobre este misterioso fenómeno de la ciencia?


¿Qué es un agujero negro?
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10/04/2019

Estrella cayendo en el agujero negro
Getty Images
¿Qué es lo que sabemos sobre los agujeros negros, uno de los mayores misterios de la ciencia?

Las muchas incógnitas que rodean al fenómeno de los agujeros negros llevaron a millones de personas a estar pendientes este miércoles de una simple fotografía.

Este era el día elegido por un equipo internacional de astrónomos para difundir la primera imagen del que se considera uno de los mayores misterios de la ciencia.

Y el resultado fue espectacular.



"Es un absoluto monstruo, el campeón de peso pesado de los agujeros negros del Universo", le dijo a la BBC el profesor Heino Falcke, de la Universidad Radboud en Holanda, quien propuso originalmente el experimento.

El pozo gravitacional del agujero en cuestión tiene un diámetro de 40.000 millones de km, tres millones de veces más que el diámetro de la Tierra.

"Lo que vemos en la imagen es más grande que todo nuestro Sistema Solar. Tiene una masa que equivale a 6.500 millones de veces la masa del Sol", agregó el experto.

https://twitter.com/ehtelescope/status/1115964692802019328



El agujero se encuentra a 500 trillones de km de nuestro planeta y fue fotografiado por el proyecto internacional Telescopio del Horizonte de Sucesos, Event Horizon Telescope o EHT por sus siglas en inglés, una colaboración en la que participan cerca de 200 científicos y que combinó el poder de ocho radiotelescopios en el mundo.

Más allá de nuestra fascinación por la imagen difundida, la pregunta más básica y que muchos se hacen es ¿qué estamos viendo realmente?

¿Qué es un agujero negro?

Esa pregunta se la hizo en 2017 el programa de la BBC "Los curiosos casos de Rutherford y Fry".

Nave entrando en agujero
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Los científicos reconocen que "nadie sabe mucho" sobre los agujeros negros, lo que contribuye al misterio y fantasía que les rodea en la imaginación de muchos.

La matemática Hannah Fry y el genetista Adam Rutherford contactaron entonces al cosmólogo Andrew Pontzen, quien confirmó lo poco que se conoce sobre este tema.

"Nadie sabe mucho sobre los agujeros negros, por eso son tan fantásticos. No sólo no los entendemos bien sino que lo poco que entendemos expone los fenómenos más extraños de la física", reconoció el científico.



Pero, al menos por ahora, esto es lo que se sabe sobre este apasionante tema.

"Esencialmente un agujero negro es un montón de materia apeñuscada en un espacio tan pequeño que nada puede salir, ni siquiera la luz", explicó Pontzen.

"Imagínate que pudieras empacar en un espacio muchísimo más de lo que pensarías posible, hasta que se vuelva tan denso que tenga su propia fuerza de gravedad".

Y el mejor ingrediente que conocemos para hacer un agujero negro son las estrellas que, al final de sus vidas, explotan tras consumir todo su combustible y sufren un colapso gravitacional.

Lo que queda de ellas se transforma en un objeto súper compacto del que ni la luz puede escapar, lo que explica que el agujero negro se vea de ese color.

Es entonces que se convierte en un enorme vacío que aspira cualquier cosa que se le acerque.

Maleta repleta de ropa
Getty Images
Meter más de lo posible en un espacio pequeño... ¿te suena?

Solo las estrellas con un peso suficiente, aquellas que son 25 veces mayores que el Sol, pueden crear uno de esos abismos.

Se estima que hay unos 100 millones de agujeros negros en la Vía Láctea.

El problema es que, hasta ahora, no los habíamos podido ver.

¿Qué hay dentro de estos agujeros?

El interior de los agujeros negros contiene todo lo que ha entrado en él. El problema es que no sabemos en qué estado está todo eso.

Y, de hecho, nunca lo sabremos hasta que alguien se meta dentro de uno de ellos.

No parece fácil. El viaje es tan peligroso que lo más probable es que murieras de forma violenta: convertido en espagueti, o frito, o estrellado contra el núcleo. O, quizás, todo lo anterior.

Pero si lográramos llegar a uno de estos agujeros ¿qué es lo que veríamos?

Hay varias teorías. "Una de las posibilidades es ´la pared de fuego´ que, como el nombre indica, te encontrarías con una banda de partículas ardientes que te freirían como a una papa", dijo Pontzen.

Sobre su forma, si lo rodeáramos, veríamos que es esférico.

Y si estuviera girando —lo que es más probable, dado que todos los objetos del universo rotan en algún grado—, entonces el agujero sería más amplio en el centro, en lugar de ser un círculo perfecto.

Agujero negro
Getty Images
Sólo podemos imaginar qué hay dentro de un agujero como este, de la galaxia MCG-6-30-15.

La gravedad del agujero negro atrajo gas y polvo que se acumuló en espiral. Y a medida que el material es consumido, la fricción lo calienta a miles de millones de grados, produciendo gran cantidad de radiación, y fugas de energía y partículas cargadas.

No podrías mirar al agujero negro directamente, pero podrías ver su sombra: una ilusión visual creada por la gravedad doblando los rayos del Sol, y cuya fuerza deforma la imagen de la sombra haciéndola parecer cinco veces mayor que el propio agujero negro.

Normalmente pensamos que cuando se viaja a la velocidad de la luz se hace en línea recta, que los fotones avanzan inexorablemente hacia adelante. Pero cerca de un agujero negro la poderosa gravedad tira de estas partículas haciéndolas dibujar órbitas en torno a éste.

Algunos de los fotones llegan a escapar y son los que se podrían ver con un telescopio. Y lo que se vería exactamente sería un anillo brillante que bordea la sombra del agujero negro.

Espiral en agujero negro
Getty Images
A medida que el gas y el polvo son consumidos por el agujero negro, la fricción lo calienta y se genera radiación y fugas de energía.

Mientras tanto, la parte interna del anillo de material se arremolinaría en torno al agujero negro a una velocidad cercana a la de la luz.

De acuerdo a la teoría de la relatividad de Einstein, una fuente de luz parecerá más brillante si se está aproximando a ti.

Así que cuando el material compuesto por polvo y gas estuviera acercándose al ángulo desde el que miras, este te parecería una media luna brillante dentro del agujero negro.

Entonces ¿cómo sabíamos que existen?

Pero si el viaje a un agujero negro es tan peligroso y hasta ahora no conocíamos ninguna foto real de ellos, ¿por qué sabíamos que están ahí?

La primera persona en concebir la idea fue el reverendo inglés John Michell, geólogo, astrónomo y uno de los grandes científicos olvidados de la historia.

En 1783, propuso la existencia de "estrellas oscuras" -la versión newtoniana del agujero negro- cuyo campo gravitacional era tan grande que ni siquiera la luz podía escapar.

Pero fue sólo gracias a las matemáticas que la presencia de los agujeros negros empezó a ser aceptada.

Galaxia M87
DR JEAN LORRE/SCIENCE PHOTO LIBRARY
Antes de la difusión de la primera foto este miércoles, los astrónomos sospechaban que había un agujero supermasivo en la galaxia M87 debido a imágenes como ésta. El centro oscuro no muestra un agujero negro sino una densidad alta de estrellas en rápido movimiento.

El físico y astrónomo alemán Karl Schwartzchild resolvió las ecuaciones de Albert Einstein y calculó cuán grande tendría que ser la masa para tener una fuerza gravitacional tan fuerte como para impedir que la luz saliera.

No obstante, los astrónomos siguieron considerando la idea de los agujeros negros como "absurda" y muchos se negaban a aceptar que una estrella muerta podía producir un hoyo invisible pero inmenso en el tejido del espacio y el tiempo.

Pero hay otras pruebas que respaldan la existencia de estos agujeros, más allá de la confirmación de las matemáticas y la física.

"Tenemos evidencia creíble de que hay objetos que se comportan exactamente como lo harían los agujeros negros", le aseguró a la BBC la astrofísica Sheila Rowan en 2017.

"La observación de la manera en la que las estrellas y el gas se mueven en algunas regiones del espacio nos dice que hay una enorme cantidad de masa apretada en un espacio pequeño con efectos gravitacionales superfuertes".

"Es cierto que no los podemos ver pero observaciones de LIGO (el Observatorio Avanzado de Interferometría Láser de Ondas Gravitacionales) han podido detectar en ondas gravitacionales en el espacio creadas por fusiones de inmensos agujeros negros hace miles de millones de años", añadió entonces la experta.


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