Una fisura espacio-tiempo: cómo son los agujeros negros que tanto fascinan a los científicos
John Archibald Wheeler inventó el término en los años 60, aunque no son agujeros ni negros, pero su nombre ha influido en el imaginario colectivo.
Hasta ahora, los agujeros negros habían sido teorizados, modelizados e incluso detectados mediante pruebas indirectas, pero nunca observados. Esa espera terminó este miércoles, con el anuncio del Telescopio del Horizonte de Sucesos (EHT), que logró captar la primera imagen de uno de estos "monstruos" del espacio.
Un agujero negro es un objeto celeste que posee una masa extremadamente importante en un volumen muy pequeño. Como si la Tierra estuviera comprimida en un dedal o el sol únicamente midiera 6 km de diámetro, explicó recientemente a la AFP Guy Perrin, astrónomo del Observatorio de París-PSL.
Para entender lo que es un agujero negro empecemos por una estrella como el Sol, que tiene un diámetro de 1.390.000 kilómetros y una masa 330.000 veces superior a la de la Tierra. Teniendo en cuenta esa masa y la distancia de la superficie al centro se demuestra que cualquier objeto colocado sobre la superficie del Sol estaría sometido a una atracción gravitatoria unas 28 veces superior a la gravedad terrestre en la superficie del planeta.
Agujero negro
Una estrella corriente conserva su tamaño normal gracias al equilibrio entre una altísima temperatura central, que tiende a expandir la sustancia estelar, y la gigantesca atracción gravitatoria, que tiende a contraerla y estrujarla.
Si en un momento dado la temperatura interna desciende, la gravitación se hará dueña de la situación. La estrella comienza a contraerse y a lo largo de ese proceso la estructura atómica del interior se desintegra. En lugar de átomos habrá ahora electrones, protones y neutrones sueltos. La estrella sigue contrayéndose hasta el momento en que la repulsión mutua de los electrones contrarresta cualquier contracción ulterior.
La estrella es ahora una «enana blanca». Si una estrella como el Sol sufriera este colapso que conduce al estado de enana blanca, toda su masa quedaría reducida a una esfera de unos 16.000 kilómetros de diámetro, y su gravedad superficial (con la misma masa, pero a una distancia mucho menor del centro) sería 210.000 veces superior a la de la Tierra.
La luz se pierde en un agujero negro
En determinadas condiciones la atracción gravitatoria se hace demasiado fuerte para ser contrarrestada por la repulsión electrónica. La estrella se contrae de nuevo, obligando a los electrones y protones a combinarse para formar neutrones y forzando también a estos últimos a apelotonarse en estrecho contacto. La estructura neutrónica contrarresta entonces cualquier ulterior contracción y lo que tenemos es una «estrella de neutrones», que podría albergar toda la masa de nuestro sol en una esfera de sólo 16 kilómetros de diámetro. La gravedad superficial sería 210.000.000.000 veces superior a la que tenemos en la Tierra.
En ciertas condiciones, la gravitación puede superar incluso la resistencia de la estructura neutrónica. En ese caso ya no hay nada que pueda oponerse al colapso. La estrella puede contraerse hasta un volumen cero y la gravedad superficial aumentar hacia el infinito.
Según la teoría de la relatividad, la luz emitida por una estrella pierde algo de su energía al avanzar contra el campo gravitatorio de la estrella. Cuanto más intenso es el campo, tanto mayor es la pérdida de energía, lo cual ha sido comprobado experimentalmente en el espacio y en el laboratorio.
La luz emitida por una estrella ordinaria como el Sol pierde muy poca energía. La emitida por una enana blanca, algo más; y la emitida por una estrella de neutrones aún más. A lo largo del proceso de colapso de la estrella de neutrones llega un momento en que la luz que emana de la superficie pierde toda su energía y no puede escapar.
Según la ley de la relatividad general publicada en 1915 por Albert Einstein, que permite explicar su funcionamiento, la atracción gravitacional de estos "monstruos" cósmicos es tal que no se les escapa nada: ni la materia, ni la luz, sea cual sea su longitud de onda. Y si la luz, que es lo que más rápido viaja en nuestro Universo no puede salir, entonces nada podrá hacerlo.
"Es un lugar donde incluso el tiempo y el espacio cambian de definición, ¡es un objeto ideal para los autores de ciencia ficción!", según la youtubera francesa Florence Porcel, dedicada a la divulgación científica.
"El abismo negro", filme de Disney estrenado en 1979, es una "versión muy de 'parque de atracciones' sobre los agujeros negros, pero tuvo el mérito de popularizarlos entre las generaciones que lo vieron", explica Philippe Guedj, periodista del sitio francés PointPop. La película es un disparate en el que dentro del agujero negro hay ángeles y demonios.
En "Interstellar", dirigida por Christopher Nolan, un grupo de astronautas trata de salvar a la humanidad, y un padre "rejuvenece" en el espacio hasta el punto de ser más joven que su hija, que permanece en la Tierra. La cinta es elogiada por tener en cuenta los avances teóricos de la astronomía.