Este martes el icónico evento de los premios Nobel se llevó a cabo a través de la web como un acontecimiento inédito, debido a la pandemia del coronavirus. Sin embargo, a pesar del nuevo formato, la esencia del encuentro no se perdió y se ha premiado de igual manera a las mentes más destacadas de dos campos de la ciencia, la medicina y la física. Los reconocimientos a este último se han realizado hoy y han estado relacionados con los estudios recientes realizados alrededor de los agujeros negros.

Con la premiación, Andrea Ghez se convirtió en la cuarta mujer en la historia en obtener un Nobel de física, entrando su nombre en el mismo círculo que el de Marie Curie. Igualmente, Roger Penrose y Reinhard Genzel y sus aportes también fueron reconocidos durante el evento.

Las investigaciones de Ghez y Genzel nos permitieron detectar oficialmente la presencia de un agujero negro “supermasivo” (Sagittarius A*) en el centro de nuestra galaxia. Por su parte, la de Penrose comprobó parte de la teoría de la relatividad de Albert Einstein.

Estos grandes descubrimientos, ambos llevados a cabo alrededor del 2018, dieron a la ciencia un conocimiento más profundo sobre los agujeros negros. Sin embargo, el común denominador de la población aún no conoce sobre ellos en detalle –más allá de lo visto en las películas de ciencia ficción–. Por esto, aprovechando el interés que ha despertado la premiación del Nobel, comentemos un poco sobre estos fenómenos astronómicos, lo que realmente son y lo que implican para el universo.

¿Qué es exactamente un agujero negro?

Básicamente, se podría decir que los agujeros negros son volúmenes de espacio donde la masa de ha comprimido infinitamente hasta su tamaño más pequeño. Como consecuencia, la “estructura” del hoyo negro llega a ser incontables veces más pequeña que la gran cantidad de masa que posee en su centro.

Debido a esta gran masa acumulada, la gravedad de los agujeros negros se hace extrema e inevitable. De allí que no los átomos de luz –partículas sin masa– sean capaces de escapar de este elemento que continuamente atrae energía y materia hacia su interior. Es por esto que se les ha denominado “agujeros negros”.

Para 1915, Karl Schwarzschild, un físico y astrónomo alemán llegó a presentar por primera vez esta definición de agujeros negros al público. En un inicio, se pensaba en ellos como una particularidad, pero cada vez más evidencias fueron dejando claro que no solo eran una posibilidad, sino una realidad que estaba presente en todo el universo y no solo en nuestra galaxia.

Gracias a los avances de la ciencia, al día de hoy incluso hemos cumplido hazañas como tomar la primera fotografía de un hoyo negro. Del mismo modo, tenemos más conocimiento sobre ellos, como que su potencia no solo surge de la muerte de una estrella, sino que también son capaces de dar nueva vida a otros cuerpos estelares.

Hasta la fecha aún es mucho lo que no sabemos sobre estos elementos. Sin embargo, es más que claro que cada vez estamos más cerca de entender con profundidad más sobre estos discretos pobladores del universo.

¿Cómo se forma uno?

Básicamente, el nacimiento de un agujero negro se da cuando el centro de una estrella muy grande (de tres o más veces la masa de nuestro Sol) colapsa sobre sí mismo. Este evento ocasiona una explosión en el espacio que se conoce como “supernova”. Con esta, una parte de la estrella es propulsada al espacio.

Sin embargo, la masa que queda detrás sufre un proceso de transformación. Existe una regla general que indica que un átomo no puede ocupar el mismo lugar que otro átomo debido a que las masas no pueden superponerse. Para el caso de los agujeros negros, esta regla se rompe al ser la fuerza de gravedad generada por la supernova una fuerza mucho mayor que obliga a los átomos a superponerse. De allí que los agujeros negros tengan un relativo pequeño tamaño en relación con la inmensa cantidad de masa que contienen.

Si quieres profundizar esta información podemos ofrecerte esta nota detallada sobre el proceso de formación de los agujeros negros.

¿Cómo se detecta un agujero negro?

Como hemos mencionado, ni la luz puede escapar de la gravedad de los agujeros negros, por lo que dentro de ellos hay completa oscuridad. Como consecuencia, los telescopios comunes e incluso algunos de los más avanzados en el mundo científico no pueden realmente detectar su presencia.

De hecho, “ver” como tal un agujero negro es casi imposible. Sin embargo, si la fuerza gravitacional de estos es lo suficientemente fuerte, generarán anomalías en los objetos que los circundan (incluyendo la propia luz que viaja por el espacio). El encontrar patrones de movimiento en estas anomalías permite a los científicos ubicar agujeros negros en el espacio.

Asimismo, al seguir la “luz de alta energía” que se produce cuando una estrella y un agujero negro están muy cerca, también se puede detectar la presencia de un de estos elementos. Para hacerlo es necesario contar con  satélites y telescopios especiales, ya que el ojo humano no puede captar estas ondas de luz particulares.

¿Todos los agujeros negros son iguales?

No. En general, los agujeros negros tendrán masas, tamaños y gravedades distintas dependiendo de las características de la estrella que se destruyó al momento de su creación. Por ejemplo, si el Sol sucumbiera a este elemento, llegaría a tener un diámetro de unos 3 km (lo que lo convertiría en un agujero negro medianamente pequeño). Por su parte, si una estrella con la masa de la Tierra, por ejemplo, colapsara, el agujero negro resultante solo mediría unos pocos milímetros (una dimensión claramente mucho más reducida).

Del mismo modo, ambos agujeros negros no tendrían la misma gravedad –ya que no contarían con la misma cantidad de masa compactada–. Por un lado, el agujero negro resultante de la masa del Sol podría mantener la gravedad actual de la estrella y causar leves distorsiones a su alrededor. Por otro, el hoyo negro creado de la masa de la Tierra raramente podría atraer luz o elementos dentro de sí, lo que lo haría totalmente “negro”. Lo que lo haría prácticamente “invisible” para nuestra tecnología actual.

Finalmente, si nos vamos al otro extremo, estrellas con más de 1 millón de veces la masa de nuestro Sol podrían crear una nueva categoría de hoyo negro que se conoce como “agujeros negros supermasivos”. Estos claramente tienen una potencia mucho mayor y, según se cree, se encuentran presentes tanto en nuestra Vía Láctea como en otras galaxias. Por ahora, el descubrimiento de los recién laureados Ghez y Genzel ha comprobado la presencia de al menos uno  en el centro de la nuestra.

Sagittarius A* – El agujero negro en el centro de nuestra galaxia

Sagittarius A*, identificado como Sgr A*, es el agujero negro supermasivo que la ciencia ha ubicado en el mismo centro de nuestra Vía Láctea. Su tamaño es de unos 93 millones de millas, lo que equivale a solo una Unidad Astronómica.

Claramente, sus dimensiones son mucho más reducidas que las de nuestro Sistema Solar (de unas aproximadas 2.8 mil millones de millas). No obstante, este cuerpo compacto ostenta una masa 4.6 millones de veces mayor a la masa de nuestro Sol.

A pesar de ella, Srg A* se ha mostrado particularmente débil en la emisión de rayos X y radiación UV. Por este motivo, por décadas fue difícil verdaderamente determinar su existencia. Sin embargo, finalmente se ha logrado al rastrear el movimiento de los cuerpos estelares más cercanos al hoyo y cómo estos tenían “anomalías” en su masa y movimiento debido al agujero negro.

¿Un agujero negro podría tragarse la Tierra?

No. En la actualidad no se han detectado agujeros negros cercanos lo suficientemente poderosos como para que algo de este estilo suceda. Para estos momentos, incluso se ha encontrado el agujero negro más cercano a la Tierra. Sin embargo, este no tiene la masa ni la gravedad como para interferir con ella.

De hecho, incluso si el propio Sol se convirtiera en un agujero negro, no tendría la fuerza suficiente como para halar la Tierra hasta su centro de vacío. De hecho, tanto esta como el resto de los planetas del Sistema Solar solo seguirían su misma órbita, pero ahora alrededor del hoyo negro.

Al menos es una cosa menos de la que preocuparnos.