Agujeros negros, ‘monstruos’ en el centro de cada galaxia

Por Mar Gulis

El físico norteamericano John A. Wheeler acuñó en 1967 el término ‘agujero negro’ para referirse a una de las consecuencias más extrañas de las teorías de Einstein: una región del espacio que se comporta como una puerta giratoria de un solo sentido. Cualquier objeto que entre por la puerta accede al interior del agujero, pero nada, ni siquiera la luz, puede salir. Con esta analogía explica José Luis Fernández Barbón, físico teórico del CSIC, qué son estas misteriosas regiones del espacio en su libro Los agujeros negros (CSIC-Catarata).

En efecto, estos exóticos objetos ejercen una gran fascinación sobre los físicos, que han encontrado en ellos auténticas piedras filosofales de los fundamentos de la física. Aunque tienen una larga historia como posibilidad teórica, fue en los años 70 y 80 cuando los agujeros negros empezaron a formar parte del pensamiento cotidiano de los astrofísicos. Más tarde los progresos en instrumentación astronómica permitieron asomarse al mismo centro de las grandes galaxias, como nuestra Vía Láctea, proporcionando pruebas de la existencia de agujeros negros gigantes con masas equivalentes a miles de millones de soles.

La Via Láctea vista desde el desierto de Atacama. / Google imágenes.

Antes de seguir, aclaremos varios conceptos. Las galaxias están compuestas de estrellas, gas, polvo y materia oscura, y sus dimensiones son enormes, llegando a superar los 300.000 años luz de diámetro. La galaxia a la que pertenece el Sol, la Vía Láctea, tiene 100.000 millones de estrellas y en el universo hay miles de millones de este tipo de galaxias.

Los agujeros negros pueden formarse cuando una cantidad de materia equivalente a la masa del Sol queda concentrada en una región de unos pocos kilómetros. Esto puede suceder cuando una estrella masiva estalla como supernova. Si hay más materia, digamos un millón de soles, basta que esta se concentre en una región de unos pocos millones de kilómetros, y así sucesivamente. La superficie esférica del agujero negro se llama horizonte de sucesos. Cualquier objeto que la sobrepase es engullido y no podrá dar marcha atrás en su camino. Es el punto en el que la atracción gravitacional de un agujero negro es tan fuerte que nada puede escapar de él.

Aunque no se ven directamente, diversos candidatos a agujeros negros han sido descubiertos en el universo gracias a otros objetos visibles que giran en su órbita, como por ejemplo una estrella compañera. Sin embargo, los candidatos más espectaculares están en los confines del universo. Mirando muy muy lejos se ven las galaxias tal como eran cuando el universo era mucho más joven, hasta la décima parte de su edad actual. Estas galaxias, llamadas quásares, emiten casi toda su radiación desde el mismo centro, como volcanes en erupción. La única explicación aceptada de su funcionamiento es un agujero negro gigante que se alimenta violentamente, engullendo a borbotones y emitiendo ‘salpicaduras’ que vemos como la radiación del quásar. Pero si las galaxias tenían agujeros negros gigantes en su adolescencia, deben mantenerlos en su vejez, ocultos como dragones dormidos…

Esta imagen tomada por el satélite Chandra muestra el centro de nuestra galaxia. La flecha señala la ubicación del agujero negro, conocido como Sagitario A*, o Sgr A* de modo abreviado. / NASA/CXC/MIT/F. K. Baganoff et al.

La hipótesis de que todas las grandes galaxias tienen un agujero negro gigante en el centro, testigo mudo de su pasado quásar, ha dejado hace tiempo de ser un ámbito limitado a los ‘pioneros’ de los años 60, como el ruso Yakov Zeldovich, el norteamericano Edwin Salpeter, o los británicos Donald Lynden-Bell y Martin Rees. Hoy, el papel de estos ‘monstruos’ en la vida de las galaxias es una de las áreas de trabajo esenciales en la astrofísica contemporánea.

Nuestro ‘dragón’ particular en el centro de la Vía Láctea pesa lo equivalente a cuatro millones de soles. Sin embargo, su tamaño sería relativamente pequeño en el club de los monstruos. Se estima que muchos quásares tienen agujeros negros con masas de miles de millones de soles. Incluso las estimaciones realizadas para la zona central de la galaxia Andrómeda revelan que su agujero negro podría ser unas 100 veces mayor que el nuestro. Dado que ambas galaxias están en rumbo de colisión parece claro quién llevará la voz cantante en el baile cósmico que tendrá lugar en unos 4.000 millones de años.

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