Sobre agujeros negros
Ciencia

Sobre agujeros negros

Y demás entes cósmicos

Portada: Simulación de radiaciones detrás de un agujero negro, recientemente registradas por investigadores de la Universidad de Standford. Foto: NASA

Otra vez se comprobó que Albert Einstein tenía razón. La Teoría General de la Relatividad se volvió a fundamentar con un descubrimiento insólito y no sólo de carácter exclusivo, sino vital y de suma importancia para futuras investigaciones. En agosto de 2021, un grupo de astrónomos (liderados por Dan Wilkins), del Instituto Kavli de Astrofísica y Cosmología de Partículas de la Universidad de Standford, identificaron por primera vez radiación situada detrás de I Zwicky 18, un agujero negro supermasivo ubicado en el centro de una galaxia situada a una distancia de 100 millones de años luz de nuestro planeta.

Este tipo de radiación es de rayos X de diferentes tamaños y colores. El descubrimiento se publicó en la revista Nature (Naturaleza, en español), donde se describe con detalle el acontecimiento. Se trata de un hecho que prueba una vez más que las posturas del físico alemán se encontraban adelantadas a su época. Aunque las primeras especulaciones de la presencia de agujeros negros datan de finales del siglo XVIII, el tema es un tópico de relativamente reciente investigación, pues comenzó a ser registrado principalmente a partir de principios del siglo XX.

LUZ

John Mitchell y Pierre-Simon Laplace fueron los primeros en proponer la existencia de cuerpos capaces de atrapar la luz y, de esa manera, tener una especie de invisibilidad dentro del espacio. Con el afán de comprobar su postura, se fundamentaron en las leyes de Newton. El resultado fue un cálculo del escape de las partículas de luz de un cuerpo determinado. Con ese resultado, también predijeron la existencia de estrellas cargadas de mucha densidad, por lo tanto, ni siquiera la luz podría escapar de ellas. En su momento, la idea fue descartada.

En sí el nombre agujero negro dice poco de la realidad. Sin embargo, no deja de ser una referencia a doc para definir en sí qué son. Se describen como objetos físicos y observables en el espacio, así como todos los cuerpos que se pueden mirar a través del telescopio. Sin embargo, cuentan con una característica particular: éstos acumulan mucha masa y, al tenerla, adquieren mayor fuerza de gravedad. Por lo tanto, de ahí nace el concepto de que atraen, o mejor dicho, engullen otros componentes del Universo. Ni siquiera la luz puede escaparse de ellos. Se componen de varias partes. Entre ellas se encuentra un cono de radiación, un disco de acreción (es decir, un compuesto de anillos formado de gas y polvo) y un horizonte de eventos, también conocido como el punto de no retorno.

Galaxia 1 Zwicky 18. Foto: NASA

Los agujeros negros se dividen en dos clases: los de masa estelar y los supermasivos. Los primeros equivalen de cinco a decenas de veces la masa solar; los segundos, en cambio, son de 100 mil a miles de millones. A pesar de estas polaridades, se especula la existencia de una tercera clasificación, la cual se situaría en medio de las dos primeras, sin embargo no se han encontrado hasta la fecha objetos de esa naturaleza con características medianas, por así llamarlo, para poder añadir una nueva etiqueta. Aunque el disco de acreción se pueda calentar lo suficiente y generar rayos X u otros tipos de luminosidades, esta clase de auras no se habían observado detrás de los agujeros negros, mucho menos la dilatación.

Este descubrimiento reciente ha sido por medio de la observación de las órbitas de las estrellas. Otra vía fue la detección de ondulaciones en el espacio-tiempo, las cuales son llamadas ‘ondas gravitacionales’ y se pueden crear cuando dos agujeros negros giran entre sí o una estrella orbita cerca de éstos.

Los agujeros negros pueden estar presentes en cualquier punto del Universo. Sin embargo, hay maneras de saber si existe uno cercano. La primera advertencia es la radiación, que implica la letalidad de los desechos del disco de acreción. La segunda es la dilatación del tiempo. Explicando con detalle: cuando otro objeto se encuentra cercano al cuerpo celeste, según la confirmación matemática de las fórmulas, el tiempo transcurre de manera más lenta y ocurre algo singular: cualquiera que pudiese observar el fenómeno, verá el tiempo pasar de forma lenta. Sin embargo, el individuo afectado observará todo lo contrario: el tiempo se acelera. Otra señal de alerta es la llamada espaguetificación y es el nombre dado cuando un cuerpo comienza a aplanarse conforme se acerca más a un agujero negro. Ello no quiere decir que se transforme de inmediato en un fideo, sino más bien una deformación gradual al acercarse al horizonte de eventos o punto de no retorno.

No hay probabilidades hasta la fecha de salir. Para lograrlo, sería necesario escapar a la velocidad de la luz, pero es una solución inexistente para la tecnología de esta época. Tampoco se deben confundir los agujeros negros con Puentes Einstein-Rosen, coloquialmente conocidos como túneles gusano. Los agujeros negros son como una especie de aspirador cósmico. No se trata de comerse planetas o galaxias. Son tan densos que sus efectos gravitaciones producen esa distorsión. Mucho menos son portales a otras dimensiones. Si así lo fuera, sería un medio de transporte contraproducente ya que los efectos secundarios serían más perjudiciales que benéficos.

Stephen Hawking, una de las figuras clave para comprender los agujeros negros. Foto: Wikimedia/ NASA

FUTURO

Aunque suene paradójico, Einstein no atribuía la existencia de agujeros negros tal y como les conoce actualmente. Sus posturas fueron una predicción de los mismos. Sin embargo, a él no le agradaba la idea de que ni la luz pudiera escapar de ellos. En sí, más que una negación, fue una concepción de cuerpos con la naturaleza en aquel entonces. Pero con este nuevo descubrimiento las ideas del físico alemán otra vez de ponen en alto: la luz se comporta de acuerdo a la masa y a la gravedad del objeto. En este caso, detrás de la radiación emitida por el agujero negro, existe una deformación de ese espacio-tiempo, la cual permanece influenciada por ese objeto.

Otro personaje importante en esta línea de investigación fue Stephen Hawking, quien en 1971 propuso el teorema del área de horizontes. En palabras resumidas, implicaba que los agujeros negros pudieran comportarse como objetos térmicos emisores de calor. No fue hasta 50 años después que científicos del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés), liderados por Maximiliano Isi, confirmaron esta teoría basándose en la observación de ondas gravitacionales. La investigación fue publicada en julio de este año en la revista Physical Review Letters. La postura de Hawking se había comprobado de manera matemática, pero no había sido visualizada en la naturaleza hasta el momento.

Existen mitos y a la vez ficcionalizaciones de la existencia y los comportamientos de los agujeros negros. El cuerpo astronómico ha aportado grandes avances en torno a la conducta de estos fenómenos. Siguen siendo un enigma. Incluso, no fue hasta el 2019 cuando se fotografió por primera vez uno de ellos. Con el transcurso de los años seguirán dando de qué hablar. Gracias a los descubrimientos, poco a poco se irán formulando nuevas teorías las cuales, llegado el momento, tendrán una comprobación o un rechazo por parte de la comunidad académica. A pasos cortos pero precisos, se va dando a conocer cómo funciona el mundo y el Universo, lugar donde la Tierra ocupa un minúsculo eslabón dentro de todo el espacio observable.

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