Los agujeros negros, enigmas del espacio profundo

Recuerdo que cuando era niño, mi padre me obsequió un libro de astronomía, desde ese momento quedé fascinado por la majestuosidad del espacio y los diferentes tipos de objetos que este contiene. A partir de entonces me he cuestionado frecuentemente acerca de los orígenes del universo, si existe vida fuera de nuestro planeta y, de ser así, si es que hemos sido visitados por seres de otros mundos.

En mi intento de comprender esta ciencia tan compleja me he aventurado a leer algunas obras que explican los enigmas del espacio en un lenguaje amigable para la persona promedio. Hace un par de años cayó en mis manos el libro "A Brief History of Time: From the Big Bang to Black Holes", escrito por Stephen Hawking que habla de uno de los misterios más grandes del universo: los agujeros negros.

Imagen: Nasa.gov

El concepto de agujero negro fue propuesto en el siglo XVIII por el geólogo J. Mitchell y el matemático P. Laplace. Luego, en el siglo XX, después de que Albert Einstein formulara la teoría de la relatividad, K. Schwarzschild imaginó cómo sería un agujero negro. En la teoría de la relatividad general propuesta por Einstein, el espacio y el tiempo –que se encuentran unidos– se comportan como una plancha de goma. La fuerza de la gravedad causa distorsiones sobre esta lámina según la masa que poseen los objetos. Un cuerpo masivo –una estrella, por ejemplo– se ubica en un hoyo de espacio-tiempo, su atracción gravitacional es igual a la fuerza que experimentaríamos al caer por dicho hoyo.

Imagen: Nasa.gov

¿Qué es un agujero negro?

Un agujero negro es un lugar en el espacio donde la fuerza de gravedad es tan, pero tan intensa que nada puede escapar de él, ni siquiera la luz, esto se debe a que posee una densidad extremadamente grande. Imagina que se pudiera comprimir el planeta Tierra hasta que alcance el tamaño de una canica.

Piensa en un agujero negro como un hueco o pozo muy profundo en el que cualquier cosa que se acercara lo suficiente a este caería abruptamente y no podría salir nunca más. También puedes imaginar que es un agujero en la lámina de goma del espacio-tiempo –que parece la red de un arco de fútbol–. Si una pelota es atrapada por esta red no podríamos sacarla.

En 1964 se descubrió el primer agujero negro durante el lanzamiento de un cohete. Se detectó una cantidad inusual de rayos X viniendo de una zona vacía del espacio en la constelación del cisne –Cygnus–. Resultó ser que estos rayos X eran emitidos por un agujero negro que se encuentra a 6.000 años luz de la Tierra, se lo nombró Cygnus X-1.

Imagen: Sun.org

Imaginemos que tiramos una pelota al aire, esta alcanza una determinada altura y después vuelve a caer al suelo. Sí, es algo completamente lógico, incluso así lo expresa esta conocida frase de la sabiduría popular, todo lo que sube, tiene que bajar. Si la pelota fuese lanzada lo suficientemente rápido como para alcanzar la velocidad de 39.600 km/h, esta podría escapar de la Tierra rumbo al espacio. Precisamente esta es la velocidad que debe alcanzar un cohete para poder salir de la atmósfera terrestre. La velocidad de escape varía en función de la masa del cuerpo del que se quiere escapar, por ejemplo, en la Luna, "solo" necesitaríamos alcanzar los 8.640 km/h para poder romper su tirón gravitacional.

Mientras más grande es un cuerpo, la velocidad de escape es mayor.

¿Cómo se forman los agujeros negros?

Se cree que los agujeros negros se forman por el colapso gravitacional de estrellas que tienen una masa tres veces superior a la de nuestro Sol. Estrellas menos masivas no podrían originar estos objetos.

¿La Tierra está a salvo de caer en un agujero negro?

Todo parecer indicar que sí está a salvo. No se han detectado agujeros negros cerca de nuestro planeta. Los más próximos de los que se tiene conocimiento están a miles de años luz de distancia de nosotros.

El agujero negro más cercano a la Tierra está a 3.000 años luz de distancia.

Se cree que en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, existe un agujero negro de proporciones colosales que, según estimaciones, contiene 4,3 millones de veces la masa del Sol. Afortunadamente para nosotros, este agujero negro llamado Sagitario A se encuentra a 25.000 años luz de la Tierra, en otras palabras, para llegar hasta él tendríamos que viajar en una nave espacial durante 25.000 años –sin interrupción– a la velocidad de la luz que es de casi 300.000 km/s.

La magnitud de las distancias espaciales es abrumadora, inimaginable.

¿Si los agujeros negros son invisibles cómo se sabe que existen?

Los astrónomos no tienen fotos de los agujeros negros. ¿De qué color es el espacio? Negro. ¿De qué color son los agujeros negros? Negro. Hay dos formas de detectar su presencia.

1. Se puede observar que los objetos que pasan cerca de un agujero negro se mueven a mayor velocidad de la usual y muestran órbitas alargadas gracias a la increíble atracción gravitacional.

2. Cuando los gases caen en su interior atraídos por su enorme fuerza de gravedad, se calientan y brillan antes de desaparecer, momento preciso en el que se puede detectar estos destellos de luz.

Los agujeros negros representan un caso poco usual en la ciencia, en la que la teoría se desarrolla a partir de cálculos matemáticos en lugar de hacerlo a través de la observación y experimentación. Esta cuestión suponía el principal argumento de quienes se oponían a la existencia de los agujeros negros. ¿Cómo podríamos estar seguros de la existencia de un objeto cuya única evidencia eran cálculos matemáticos realizados con base en la no comprobada teoría de la relatividad general de Einstein?

Imagen: Bigthink.com

Los científicos han llegado a especular que los agujeros negros se podrían conectar entre sí formando los agujeros de gusano. De ser así, en el caso hipotético de que pudiéramos resistir su enorme fuerza de gravedad y pasar ilesos a través de un agujero negro y salir por otro, existiría la posibilidad de que viajemos en el espacio-tiempo. Muchas películas de ciencia ficción se han basado en este evento aún no comprobado por la ciencia.

Ahora que has aprendido algo nuevo el día de hoy, cuéntame qué tal te ha parecido mi publicación. ¿Ha sido fácil o difícil de entender?

Referencias:

• Baker, Joanne (2010). 50 Universe Ideas You Really Need to Know. London, UK: Quercus Publishing.
• Hawking, Stephen (1988). A Brief History of Time: From the Big Bang to Black Holes. New York, NY: Batam.
• Regas, Dean (2016). Facts from Space! Avon, MA: Adams Media.

Juan Francisco Bolaños
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