Agujeros negros, engullidores de materia


Por Esther Peñas


“Se puede entrar en un agujero negro, pero no se puede salir de él; es como un viaje de ida a ninguna parte”, explica el físico teórico Juan Maldacena, que colabora en el Instituto de Estudios Avanzados de Princeton. La definición clásica, de Stephen Hawking y Roger Penrose, habla de “un conjunto de sucesos del cual nada es posible escapar a gran distancia”. Son fenómenos “fascinantes” porque rigen en ellos condiciones sumamente especiales de densidad y espacio-tiempo. “Nos deparan una inquietante visión del universo en la que las cosas no pueden ser explicadas con los conocimientos que a día de hoy poseemos, ya que ni las matemáticas ni la física que manejamos se cumplen en ellos”, sigue relatando Maldacena.


La complejidad para estudiar estos prodigios cósmicos deviene de la peculiaridad de que son invisibles. No hay telescopio por sofisticado que sea que los enfoque. Para detectarlos se emplean medidores de rayos X, que es lo que generan al devorar la materia. “La mejor prueba de que algo es un agujero negro se obtiene cuando no ves nada y, sin embargo, hay objetos dando vueltas en torno a esa nada. Cuando cae materia en un agujero negro, en el denominado ‘proceso de acreción’, se generan rayos X. Esto significa que hay algo muy caliente en la proximidad”, refiere Rob Fender, catedrático de Astronomía de la universidad inglesa de Southampton.



LA GRAVEDAD ES LA CLAVE

Los agujeros negros se forman a partir de estrellas moribundas que comienzan a acumular en su declive una enorme concentración de masa en un radio mínimo. Y tan mínimo, ya que sus dimensiones no superarían el kilómetro de diámetro. Esto genera un campo gravitatorio tan hercúleo que ni siquiera los fotones de luz escapan a él. Son como un gigantesco Saturno devorando cuanto está a su alrededor.


Pero no todas las estrellas son susceptibles de convertirse en semejantes portentos. Sólo aquellas que superan una masa crítica, 1,5 veces la del Sol, podrían terminar metamorfoseándose en uno de estos singulares triángulos de las Bermudas.


“La clave está en la gravedad. Los agujeros negros son provocados por la fuerza de la gravedad. Es una fuerza acumulativa que está por todo el universo, que siempre es atractiva y que tiende a juntar objetos. La historia del Universo ha sido la lucha de todas las fuerzas contra la gravedad. La materia que nos rodea no es tan densa como parece. Un átomo está muy vacío. Al intentar unir dos átomos, las partículas eléctricas del mismo signo de uno y otro se repelen, ejerciendo una resistencia. Si las otras fuerzas no se lo impidieran, la fuerza de la gravedad formaría una materia hiperdensa juntando todos los átomos; habría comprimido todo el Universo en un agujero negro”, explica Ignacio García de la Rosa, director del Museo de la Ciencia y el Cosmos.



Alrededor de un agujero negro se extiende una peculiar zona, cuyo efecto sí es visible desde la Tierra, conocido por la poética definición de ‘horizonte de sucesos’, una zona de influencia en la que todo cuerpo que entre en contacto con ella quedará atrapada para siempre. Pero una vez que algo es succionado por el agujero, es imposible describir qué sucede en él, con él.







UN INMENSO TERMOSTATO

Se cree que en el centro de la mayoría de las galaxias, entre ellas la Vía Láctea, la nuestra, hay agujeros negros, conocidos como supermasivos. Los hay también de masa estelar, que se forman cuando una estrella con una gran masa se convierte en supernova e implosiona, y los llamados ‘micro agujeros negros’, que se evaporan en un corto periodo de tiempo.


En 2008, un equipo del Instituto Max Planck, dirigido por Reinhard Genzel, confirmó la existencia de un agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea, calculándosele una masa de cuatro millones de soles y ubicándole a una distancia de 27.000 años luz (unos 255.000 billones de kilómetros respecto de la Tierra).


Pero no hay motivo para la zozobra. “No son objetos para tenerlos miedo. Por ejemplo, si el Sol fuera un agujero negro, como la atracción que tiene respecto a la Tierra sería la misma, ésta continuaría dando vueltas alrededor de él, no sería engullida”, nos tranquiliza García de la Rosa.


Además, cumplen una función determinante. “La masa de la galaxia entera parece estar relacionada con la masa concentrada en el agujero negro que existe en su centro. Aunque éste sea muy pequeño en comparación con la galaxia, tiene su correlación. La explicación comúnmente aceptada por la comunidad científica es que actúen como un gigantesco termostato que regule la energía o temperatura de la galaxia”, aduce el físico Maldacena.



LA NECESIDAD DE CONTRARIOS

La cosa se complica. A la oscuridad, le antecede la luz. O viceversa. Siguiendo la lógica de los contrarios, para que existan los agujeros negros es preciso aceptar, al menos teóricamente, que haya ‘agujeros blancos’, en los que todo lo que se adentre en ellos sea repelido con una fuerza inmensa, casi infinita. Poco se sabe acerca de estas formaciones, pero los científicos juegan con ellos. Con su posibilidad.


Otra vuelta de tuerca. Los ‘agujeros de gusano’. Serían aquellos agujeros negros que tienen salida. En la ciencia ficción, se conocen como ‘puerta de las estrellas’ (star-gate). Carl Sagan los popularizó en su novela ‘Contacto’. Esta posibilidad es muy sugerente, ya que podría sustentar la posibilidad de los viajes en el tiempo. Es lo que trata de crear a pequeña escala el famoso acelerador de partículas.



UN POCO DE HISTORIA

Aunque los agujeros negros tienen aspecto juvenil, lo cierto es que de su existencia da cuenta el geólogo inglés John Michell ya en 1783, a partir de la teoría de la gravitación expuesta por Newton. Calculó que un cuerpo con un radio 500 veces superior al del sol y con su misma densidad, originaría una velocidad de escape igual a la de la luz y lo convertiría en invisible. El matemático francés Laplace ahondó y respaldó dicha teoría.


Hasta el siglo XX no se retoma esta suposición. Einstein, al desarrollar su teoría de la relatividad, demuestra que la luz es influida por una interacción gravitatoria. Esta premisa da pie al físico Schwarzschild a pensar que puede haber cuerpos tan pesados que absorban la luz. En 1930, Chandrasekhar calcula la masa crítica a partir de la cual una estrella podría convertirse en un agujero negro.


Sin embargo, el gran avance en el estudio de estos fenómenos se produce en 1967, cuando Hawking y Penrose probaron –es un decir al referirnos a cosas que no se ven- su existencia. En 1969, John Wheeler acuña la expresión, agujero negro, para designar lo que hasta entonces se llamó “estrella en colapso gravitatorio completo”, “estrella congelada” u “ojo del diablo”.


De momento, hay pocas certezas acerca de estos fenómenos. Suposiciones, teorías e hipótesis hacen de los agujeros negros uno de los grandes desafíos de la ciencia en los próximos años, tal vez decenios… o milenios. “El agujero negro más próximo conocido se encuentra a 3.000 años luz de distancia. Si imaginamos que dentro de cien años podremos viajar a un 1 por ciento de la luz, todavía necesitaríamos 300.000 años para ir a echar un vistazo”, comenta jocoso Fenden.


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