Ocho preguntas (¡y respuestas!) sobre los agujeros negros que nos ayudan a entender nuestro universo y a repensar la magnitud de todo lo que nos rodea.

El interés por el mundo más allá de nuestro sistema solar ha crecido mucho en los últimos años.

Ya sea por grandes maestros de la física, como Stephen Hawking o Neil DeGrasse Tyson que, además de ser expertos en su campo, han tenido la facilidad de transmitir ideas y conceptos muy complejos a toda una generación; como por el interés de la industria cinematográfica, que nos cautiva con películas como Interstellar o series icónicas como Cosmos; lo cierto es que se ha despertado nuestro interés por el mundo más allá de nuestro pedacito de universo.

Y pocas cosas cautivan nuestro interés y curiosidad como los agujeros negros. Con la relevación por todos los medios de la primera fotografía de un agujero negro, es normal que se reavive nuestro encanto con el cosmos. Es por eso que trataremos de responder en la medida de lo conocido (¡hasta ahora!) algunas de las preguntas más comunes sobre ellos.

1- ¿Qué es realmente un agujero negro?

Aunque existen varias consideraciones por tomar en cuenta para definir qué es un agujero negro, la definición más sencilla es que es un objeto con una fuerza de gravedad tan intensa que ni siquiera la luz puede escapar. La fuerza de gravedad de un agujero negro depende de su masa, que está concentrada en un solo punto en su centro, llamado singularidad. Existe un punto “crítico” de fuerza de gravedad en donde todavía es posible escapar de un agujero negro. Si nos acercamos más al centro, solo queda una opción, “caer dentro”. Este punto es llamado horizonte de sucesos.

 2- ¿Cómo se clasifican los agujeros negros?

Los agujeros negros se clasificaban en un principio según su masa (se mide en “masa solar” con relación a la masa de nuestro Sol) en cuatro clases:

• Los agujeros negros supermasivos se encuentran principalmente en el centro de las galaxias y tienen masas equivalentes a millones de soles.
• Los agujeros negros estelares son los originados a partir del colapso de estrellas, con masas mayores a tres soles.
• Existen agujeros negros intermedios, con masas de 100 a pocos millones de soles.
• Teóricamente, existen agujeros negros microscópicos o “miniatura”, con masas menores a nuestro Sol, pero no se ha encontrado evidencia práctica de su existencia todavía. Existen otras clasificaciones que se basan en otros aspectos, como si el agujero está en movimiento (gira) o no.

3- ¿De dónde vienen los agujeros negros?

Depende del agujero negro. Se sabe que los agujeros negros estelares provienen de supernovas, estrellas de al menos 70 masas solares que implosionan y comprimen todo el remanente de su masa en una singularidad, convirtiéndose en agujeros negros. Se cree que los agujeros negros supermasivos en el centro de las galaxias se crearon al someter estos centros a condiciones extremas durante la formación de dicha galaxia. Se sabe que estos agujeros negros siguen creciendo, al devorar objetos cercanos o fusionarse con otros agujeros negros. Los agujeros negros intermedios probablemente se originaron de un agujero negro estelar que se fusionó con otros agujeros negros o por colisión de dos estrellas masivas. Sabemos que el Sol no se convertirá en agujero negro; no tiene la masa suficiente.

4- ¿Cómo se ve un agujero negro y por qué?

A pesar de las diferencias en tamaño y masa, la estructura de un agujero negro es similar en todos ellos. Si ha visto la primera fotografía de un agujero negro, recientemente publicada, ayuda a imaginarla para entender la explicación. También puede hacerse una idea imaginando o buscando imágenes del agujero negro en Interstellar (¡aunque es una representación ficticia, se cree que es la representación más fidedigna a la física que existe sin ser la foto real, claro!).

El centro consiste en un punto ultradenso con una fuerza de gravedad impresionante, la singularidad. A medida en que nos alejamos del centro, la gravedad disminuye. Cuando esta fuerza de gravedad es menor que la necesaria para atrapar la luz, hemos llegado al horizonte de sucesos que es la “superficie” del agujero negro. No es una superficie sólida, sino el área donde empezamos a ver luz. Este espacio, entre el centro (singularidad) y la superficie (horizonte), es lo que vemos en color negro porque atrapa toda la luz. Los agujeros negros están rodeados de un halo de luz visible que ha escapado del horizonte, es decir, que no ha caído en el agujero negro y se conoce como esfera de fotones. Por la rotación del agujero negro, el gas y partículas que han escapado del agujero negro se aceleran a muy altas velocidades, creando la imagen de un disco de luz ─llamado disco de acrecimiento─ que rodea los agujeros. Existen también unos “jets” de luz en los polos de los agujeros, consecuencia de materia expulsada a velocidades cercanas a luz, pero no se sabe aún muy bien cómo se forman.

Debido a la gravedad del agujero negro, si viéramos un agujero enfrente de un campo de estrellas, parecería como que las estrellas se “distorsionan” cerca del agujero. Esto pasa porque la fuerza de gravedad es tan grande que “dobla” la luz que proviene de las estrellas lejanas. Este fenómeno se llama lente gravitacional.

5- ¿Qué agujero negro está más cerca de la Tierra? ¿Es peligroso?

Se cree que el agujero negro más cercano a la Tierra está a 6000 u 8000 años luz, en la constelación del Cisne, y está formado por un sistema binario, es decir, dos objetos que orbitan entre ellos. El centro es una estrella supergigante azul, siendo orbitada por un agujero negro, y su nombre es Cygnus X-1. Fue uno de los primeros agujeros negros descritos.  Se sabe también que existe un agujero negro supermasivo llamado Sagittarius A, equivalente a la masa de un millón de soles en el centro de la Vía Láctea, pero se encuentra a unos 27,000 años luz.

6- ¿Qué pasa en el centro de un agujero negro y qué pasaría si cayéramos en uno?

Sabemos que, al acercarnos al centro de un agujero negro, el tiempo y las tres dimensiones del espacio se distorsionan a tal manera que se convierten en una sola cosa, un continuo “espacio-tiempo” que nuestras leyes de la física no son capaces de explicar completamente aún.

Si una persona cayese en un agujero negro, no sobreviviría. La fuerza de gravedad nos estiraría hasta convertirnos en un hilo y la temperatura sería tal que nos vaporizaría. Pero en un caso hipotético de caer en un agujero negro y sobrevivir, no notaríamos ningún cambio en el paso del tiempo, aunque una persona viendo desde afuera vería como que vamos cada vez más lento hasta quedar “suspendidos” justo antes del horizonte de sucesos y luego desapareceríamos de la vista. Nunca se nos vería caer.

Para la persona atravesando el horizonte de sucesos no se sabe exactamente qué pueda pasar. Stephen Hawking describía una realidad de horizonte “aparente”, donde al caer queda uno suspendido entre el horizonte de eventos y la singularidad, sin llegar a caer del todo y pudiendo, en teoría, llegar a escapar del agujero.

Es con base en esto que existe la hipótesis de que un agujero negro puede llegar a ser un “agujero gusano”, ya que se podría escapar en otro punto del “tiempo-espacio” (por ejemplo, otra galaxia en otro momento del tiempo), pero aunque la teoría matemática existe, la realidad es que no sobreviviríamos el viaje y la “conexión” de dos puntos en el tiempo sería de segundos y bajo condiciones que no se cree que existen.

7- ¿El agujero negro “atrapa” todo lo que se acerca a el?

Aunque un agujero negro “atrapa” todo lo que se acerca, es importante recalcar que un agujero negro no es una aspiradora. Atrapará todo lo que cruce su “horizonte”, pero no afectará lo que no se acerque. Incluso, si el Sol se convirtiera en un agujero negro (cosa que parece imposible porque no cumple los requisitos necesarios) la Tierra no cambiaría su órbita ya que está suficientemente lejos.

Sin embargo, los agujeros negros pueden “crecer” al devorar materia. Cuando un agujero negro se encuentra, por ejemplo, con una estrella que cruce el horizonte, ocurren dos cosas. Una parte que cruza es “devorada” y se convierte en parte de la masa del agujero negro aumentado su diámetro, es decir, el agujero se vuelve más gordo y “crece”.

Por otro lado, otra parte del material de la estrella es acelerada por la rotación sin llegar a atravesar del todo este horizonte, creando un disco de luz alrededor del agujero negro y siendo “expulsado” del mismo. Así que, aunque un objeto se acerque lo suficiente al horizonte de sucesos, una parte será igualmente expulsada del agujero negro.

8- ¿Puede escapar algo de un agujero negro?

Según Stephen Hawking, sí. La radiación de Hawking, una de las contribuciones que nos ha dejado, explica que los agujeros negros están constantemente eliminando “radiación”. Esto quiere decir que un agujero negro está constantemente “regresando” partículas al universo y que, si no gana más devorando materia, eventualmente se vaporizará y desaparecerá del cosmos.

Queda aún muchísimo por descubrir sobre los agujeros negros, pero el consenso actual es que, al entender la singularidad y la distorsión que causa la gravedad, nuestro entendimiento sobre el cosmos sufriría un cambio tan radical como cuando Einstein propuso la teoría de la relatividad.

Con la primera fotografía de un agujero negro, que parece acorde a las teorías físico-matemáticas sobre ellos, estamos a un paso más de comprender su existencia y, junto a esto, el universo que nos rodea.

 

Fotos: Getty Images