¿Qué es un agujero negro, en realidad?

Las estrellas son cuerpos con una cantidad increíble de masa. Sin embargo, pueden hacerse aún más masivas al final de sus vidas. Es entonces cuando pueden pasar de emitir a absorber luz, convirtiéndose en unas entidades sugerentes y misteriosas: los agujeros negros. Estos suponen un desafío para la física que conocemos, y parecen desafiar muchas de las "reglas" que hemos inferido de observar el cosmos. ¿Qué sabemos sobre ellos?

 

Qué es un agujero negro

En 1783, el geólogo y clérigo inglés John Michell envió una carta a la Royal Society describiendo un hipotético cuerpo tan denso que ni siquiera la luz podría escapar de él. Por aquel entonces la teoría de Newton de la gravitación y el concepto de velocidad de escape eran muy conocidos. Aunque los cálculos de Michell se quedaban un poco cortos, el concepto era correcto. Eso sí, por entonces no se les llamaba "agujeros negros". Este nombre llegó en el siglo XX, propuesto por el físico John Archibald Wheeler.

Un agujero negro es un cuerpo tan denso, con tanta masa y tan poco volumen, que lo atrae todo por su inconmensurable gravedad. Tanto es así que ni siquiera la luz es capaz de escapar de su atracción. Otra manera de interpretarlo es que deforma el espacio a su alrededor de tal manera que los fotones que "caen" dentro del pozo gravitatorio que genera  no pueden salir.

 

  • En 1783, el geólogo y clérigo inglés John Michell envió una carta a la Royal Society describiendo un hipotético cuerpo tan denso que ni siquiera la luz podría escapar de él

 

Imaginemos que nos vamos acercando al agujero negro. Su gravedad no "tira más fuerte" que otros cuerpos similares, como la de las estrellas. Sin embargo, a medida que vamos reduciendo la distancia, dicha fuerza aumenta de forma abrumadora. Existe un punto que se denomina horizonte de sucesos. A partir de este punto hace falta una velocidad mayor que la de la luz para escapar de la fuerza gravitatoria. Por tanto, es "imposible" escapar de la atracción a partir de este horizonte.

¿Y qué hay más allá? En realidad, sabemos muy poco. Lo que encierra el horizonte de sucesos se llama singularidad, porque contiene toda la masa en un solo punto, a un teórico volumen 0. Pero esto es "imposible", ya que rompe con lo que sabemos de la física. En realidad lo que hay más allá del horizonte de sucesos solo es fruto de conjeturas. No sabemos realmente qué ocurre "dentro" del agujero, grosso modo, y en gran medida es porque no los entendemos bien.

 

  • Existe un punto que se denomina horizonte de sucesos. A partir de este punto hace falta una velocidad mayor que la de la luz para escapar de la fuerza gravitatoria. Por tanto, es "imposible" escapar de la atracción a partir de este horizonte.

 

 

¿Cómo se hace un agujero negro?

Nuestro Sol, por ejemplo, es una estrella relativamente mediana, o pequeña, según se mire, y tiene casi dos elevado a 30 kilogramos de masa. Eso es una cantidad increíble. Como sabemos, cuanta más masa, más gravedad genera. Así que nuestro astro central ejerce una fuerza gravitatoria capaz de mantener a todo el sistema solar girando a su alrededor.

Esta fuerza, ¿no es suficiente para atraer toda la masa del propio sol? ¿Por qué no colapsa sobre sí mismo si es tan grande? Las gigantescas reacciones que ocurren en su interior, fruto de la fusión nuclear estelar, producen fuerzas titánicas que hacen que el sol no se "hunda" sobre sí mismo. Pero, ¿y si no existieran dichas fuerzas, qué ocurriría?

Esto es lo que pasa al final de la vida de muchas estrellas. Las estrellas pueden morir de varias maneras. Algunas son tremendamente violentas, explosivas y generan supernovas terroríficas. Otras, sencillamente, se apagan poco a poco. En varios de estos casos, sobre todo cuando la estrella era muy grande, el material restante puede caer en su propia gravedad, haciéndose cada vez más y más densa, ocupando menos volumen.

En estos casos, con los restos de una supernova que explotó o con una estrella que se enfrió lo suficiente, el material se vuelve demasiado frío y no se produce la fusión que en la estrella ejercía una fuerza hacia fuera. Por tanto, cada vez la gravedad se hace más y más grande, y el "agujero" más y más pequeño. Llegados a un punto aparece el agujero negro.

 

Son negros, pero no del todo

El nombre de agujero negro es bastante claro: un punto oscuro, que no deja salir la luz. Sin embargo, una consideración de los efectos cuánticos en el horizonte de sucesos de un agujero llevó al eminente Stephen Hawking a descubrir un proceso físico por el cual el agujero podría emitir radiación. De acuerdo con el principio de incertidumbre de la mecánica cuántica existe la posibilidad de que en el horizonte de sucesos se formen pares de partícula-antipartícula de corta duración.

Una de las partículas, entonces, caería dentro del agujero de manera irreversible mientras que la otra escaparía. Este proceso se forma estrictamente en el exterior del agujero negro, por lo que no contradice el hecho de que ninguna partícula material puede abandonar el interior. Sin embargo, sí existe un efecto neto de transferencia de energía del agujero negro a su alrededor. Este fenómeno es conocido como radiación Hawking, ysu producción no viola ningún principio físico.

 

  • Gracias a los avances técnicos de los últimos años, por fin hemos podido apreciar un agujero de la galaxia vecina, M87, con nuestros propios ojos, alcanzando uno de los hitos científicos más impresionantes de nuestro tiempo.

 

Por otro lado, en 2008, Alan Marscher publicó un artículo que describía cómo cerca de los agujeros negros se producen chorros de plasma colimados que parten de campos magnéticos ubicados cerca del borde de estos. De nuevo, estrictamente hablando, no se produce "dentro del agujero negro", por tanto, cumple con el concepto que marcábamos desde el principio.

También permite otra cuestión: observar y detectar este tipo de fenómenos. Al absorberlo todo, como cabe esperar, es casi imposible "ver" los agujeros negros. Hasta hace poco sabíamos que están ahí por detecciones indirectas. Gracias a los avances técnicos de los últimos años, por fin hemos podido apreciar un agujero de la galaxia vecina, M87, con nuestros propios ojos, alcanzando uno de los hitos científicos más impresionantes de nuestro tiempo.

 

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