A continuación, estaremos presentando algunas curiosidades de los agujeros negros que te vendrán bien saberlas y así conocer un poco más acerca de estos inmensos y misteriosos objetos del cosmos. Los agujeros negros dejaron de ser solo suposiciones teóricas, hoy sabemos que existen y que queda muchísimo por aprender de ellos. Conforme la ciencia y la tecnología avancen, iremos descifrando poco a poco sus grandes misterios. Primero veremos que es un agujero negro y luego pasaremos a las curiosidades y datos interesantes.
¿Qué son los agujeros negros?
Los agujeros negros son regiones finitas en el espacio-tiempo que poseen un gran campo gravitacional capaz de atrapar para siempre todo lo que cruce más allá de cierto límite llamado: el horizonte de sucesos. Ni siquiera la luz que viaja a 300 000 km/s puede escapar de la extrema gravedad de un agujero negro.
El horizonte de sucesos es una esfera imaginaria que rodea el agujero negro cubriendo la singularidad y su circunferencia se le conoce como el radio de Schwarzschild. El radio Schwarzschild es la distancia que hay entre el horizonte de sucesos y la singularidad del agujero negro. Hay varios tipos de agujeros negros, pero a los que más se les ha dedicado investigación, han sido los agujeros negros de masa estelar y los agujeros negros supermasivos.
Antes se conocían a los agujeros negros como estrellas oscuras
Aunque puedas pensar que la idea de los agujeros negros viene desde hace mucho tiempo, la verdad, es que esta idea se remonta desde hace solo 200 años. En 1783 el geólogo y astrónomo John Michell fue el primero en describir los agujeros negros, en ese tiempo tenían otro nombre, él las llamó estrellas negras.
Michell conceptualizó una estrella tan grande y pesada que fuese capaz de hacer que su propia luz volviera hacia ella por tener tanta fuerza de gravedad. Luego de ser llamadas estrellas oscuras, en los años 30 pasaron a llamarse: estrellas congeladas. Después en 1969, el físico John Wheeler acuñó el nombre de “agujeros negros”; nombre actual de estos imponentes objetos del cosmos.
Las conclusiones de John Michell tenían varias inconsistencias. Sin embargo, si comparamos esto con nuestra época, se puede ver que realizó una gran hazaña al estudiar los agujeros negros con tan poca tecnología y utilizando tan solo las herramientas más avanzadas de la física en ese momento, la teoría corpuscular de la luz y la mecánica newtoniana. A John Michell se le considera el padre de los agujeros negros.
Sin embargo, al ser una idea tan compleja y revolucionaria para aquella época, se tuvo que esperar hasta que llegara una teoría más avanzada que explicara como se comporta la luz cerca de un cuerpo con mucha gravedad. Más tarde, Albert Einstein propuso su Teoría de la Relatividad, cuyas ecuaciones predijeron la existencia de los agujeros negros, desencadenando así una serie de futuras investigaciones acerca de ellos.
Primera representación y simulación de un agujero negro
En 1979 Jean—Pierre Luminet, en ese entonces un joven investigador del CNRS, realizó la primera simulación de un agujero negro. No es una simulación desde el punto de vista artístico, sino más bien, esta basada en cálculos computacionales de acuerdo a las propiedades de un agujero negro, así como también empleando la teoría de la relatividad general de Einstein.
Cabe recalcar que aún en 1979, los agujeros negros eran puramente teóricos, por lo que fue un gran trabajo con mucha precisión para que pudiéramos tener una idea de como veríamos un objeto como ese. Y como sabemos en el 2019 el EHT obtuvo la primera imagen real de un agujero negro, es increíble la gran similitud que hay entre la simulación de hace poco más de 40 años y la imagen obtenida en el 2019 por los radiotelescopios del EHT.
Imagen 1. Izq. Simulación de un agujero negro hecha por Jean-Pierre Luminet CNRS Phototheque en 1979. Imagen 2. Dcha. Primera imagen de la sombra de un agujero negro: un agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia M87, observada por el EHT en 2019.
Los agujeros negros puede expulsar grandes chorros de materia
Cuando la materia se acerca a un agujero negro y queda atrapada por la intensa gravedad alrededor del borde, casi que toda cae sobrepasando el horizonte de sucesos. Sin embargo, hay veces que las partículas circundantes escapan momentos antes de quedar irremediablemente atrapadas y son lanzadas al espacio a grandes distancias en forma de chorros o jets.
Hay varios ejemplos de esto, uno fue capturado por el EHT en el centro de la galaxia NGC 5128, conocida como Centaurus A. Se puede apreciar el agujero negro supermasivo de 55 millones de veces la masa de nuestro sol y un gran chorro de ondas de radio. Más abajó se ve la foto con las vistas de los chorros de materia que se pudo apreciar en la galaxia Centauro A.
Un objeto puede orbitar alrededor de un agujero negro
Como dijimos el radio del horizonte de sucesos es el radio de Schwarzschild, si un objeto estuviese alejado varios radios de Schwarzschild no sería tragado por el agujero negro, solo orbitaría alrededor de él.
Si por ejemplo, el sol desapareciera y se convirtiera en un agujero negro, todos los planetas seguirían orbitando en torno a un punto negro, sin embargo, la vida en la Tierra no sería posible porque ya no tendríamos nuestra estrella que provee radiación para sustentar la vida.
Todo lo que sobrepase el horizonte de sucesos nunca podrá salir
Los agujeros negros tienen un campo gravitacional tan intenso que todo lo que sobrepase el horizonte de sucesos, acabará por siempre atrapado. Te imaginarás que quizás si construimos una nave que viaje a velocidades cercanas a la luz, podríamos entrar e investigar qué sucede dentro y luego salir con respuestas para la humanidad.
Es buena la idea de tu parte por querer saber los secretos del cosmos. Pero una vez pasado el horizonte de sucesos ya no hay vuelta atrás. Es un viaje solo de ida, esto porque la velocidad de escape en esa región (la velocidad necesaria para que un objeto pueda escapar de un cuerpo celeste, como un planeta) es igual a la velocidad de la luz 300 000 km/s. Como ves, ni la luz podría escapar, por eso ves el disco de acreción alrededor del agujero negro.
Toda materia que sobrepase el horizonte de sucesos caerá irremediablemente hacia la singularidad del agujero negro. El punto que se esconde en el horizonte de sucesos donde el tiempo se detiene, el volumen es cero y la densidad infinita.
Primera imagen de un agujero negro
El de 10 de abril de 2019, el EHT (Event Horizon Telescope) obtuvo la primera imagen real de un agujero negro y su sombra. Esta foto del Event Horizonte Telescope es la primera evidencia directa de un agujero negro. El nombre del agujero negro es M87, es del tipo de los supermasivos y tiene una masa de 6 500 millones de masas solares.
El agujero negro se encuentra en la galaxia M87 o Messier 87 a unos 55 millones de años luz de la Tierra. Nunca antes se había podido obtener una foto de un agujero negro, porque como su nombre lo indica, son negros, por tal motivo se nos hacen invisibles. Una de las formas para detectarlos es estudiando las órbitas de las estrellas en torno a un punto negro.
Aquí amplían más sobre cómo puede ser detectado un agujero negro:
La imagen del agujero supermasivo M87 tiene un anillo que es el disco de acreción. Por medio del efecto Doppler se ve que este es más brillante del lado que está en dirección a nosotros (la Tierra) que el otro lado, por esto se llega a la conclusión de que el agujero negro es del tipo rotativo.
Como dato final, la sombra es mucho más grande que el horizonte de sucesos, se calcula que 5 veces más. El horizonte de suceso es el límite donde nada podría escapar, ni la luz que viaja a 300 000 km/s.
Vista de un agujero negro con la luz polarizada
Luego que el equipo del EHT comunicara que habían obtenido la primera imagen de un agujero negro supermasivo, realizaron investigaciones más profundas utilizando los datos ya disponibles, obteniendo así una nueva imagen donde se muestran los campos magnéticos del agujero negro M87. Los recorridos de la luz que ves en la foto es la luz polarizada producto de los campos magnéticos.
Estudiar esto es importante porque conociendo como es el comportamiento de los campos magnéticos podríamos saber cómo se “alimenta” el agujero negro, y cómo se producen los grandes chorros o jets de materia desde su núcleo y que se extienden más allá de la galaxia Messier M87. Estos chorros brillantes se extienden al menos 5 000 años luz desde su centro.
Foto: NASA and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)
¿Cuál es el agujero negro más grande?
Hasta el momento, el conocimiento que tenemos del agujero negro supermasivo más grande del universo es el TON 618, gracias a la gran energía que tiene da origen a un gran luminoso cuásar. TON 618 tiene 66 000 millones de veces la masa del sol, un verdadero monstruo. Algunas características son:
- Está en la constelación Canes Venatici
- Tiene una luminosidad de 140 billones de Soles (4.0×1040 vatios)
- La distancia a la Tierra es de: 10.37 miles de millones años luz
- Su radio de Schwarzschild es de 1 300 AU (aproximadamente 390 mil millones de km de diámetro); 40 veces la distancia de Neptuno al Sol.
¿Cuál es el agujero negro más cercano?
Quizás pienses que el agujero negro más cercano a nosotros es Sagitario A*, uno de tipo supermasivo que se encuentra en el centro de nuestra galaxia, a una distancia de 26 000 años luz de la Tierra, algo relativamente cerca. Sin embargo, hay uno más cercano todavía, es un agujero negro de tipo estelar ubicado en el sistema estelar HR 6819 en la constelación de Telescopium. Está a solo 1 000 años luz de distancia de la Tierra y es aproximadamente cuatro veces la masa del Sol.
En la foto de abajo se puede apreciar una representación artística del sistema estelar HR 6819. Este sistema está formado por el agujero negro estelar el cual es invisible porque no está alimentándose (todavía) de algún objeto de su entorno. Pero se sabe que está ahí, ya que debido a su intensa gravedad obliga a las estrellas cercanas a orbitar alrededor de él.
Bibliografía
Gomberoff, A. (2015). Física y berenjenas: La belleza invisible del universo. Editorial: AGUILAR (1 mayo 2015)
Luminet, Jean-Pierre. (2019). Primera imagen de un agujero negro: un investigador del CNRS lo había simulado ya en 1979. Recuperado de: http://www.cnrs.fr/en/first-ever-image-black-hole-cnrs-researcher-had-simulated-it-early-1979
ESO. (2020). Un instrumento de ESO detecta el agujero negro más cercano a la Tierra. Recuperado de: https://www.eso.org/public/spain/news/eso2007/
EHT Collaboration (2021). Cinco cosas sorprendentes de los agujeros negros. https://www.almaobservatory.org/es/anuncios/cinco-cosas-sorprendentes-de-los-agujeros-negros/
Janssen, M., Falcke, H., Kadler, M. et al. Event Horizon Telescope observations of the jet launching and collimation in Centaurus A. Nat Astron (2021). https://doi.org/10.1038/s41550-021-01417-w
