5 cosas que sabemos sobre los agujeros negros y una que sigue siendo un misterio

Los protagonista del Premio Nobel de Física de 2020 han sido los agujeros negros. Son muchos investigadores los que han dedicado (y dedican) su carrera a saber más sobre ellos. Ahora, Roger Penrose, Reinhard Genzel y Andrea Ghez han sido galardonados con el Nobel de Física por sus investigaciones.

El premio se reparte entre Penrose que se lleva la primera mitad y Genzel y Ghez, que tienen que repartirse la segunda mitad. Cada uno ha aportado diferentes cosas y nos ha acercado más a la comprensión del universo a través de sus trabajos. En el caso de Penrose demostrando a nivel teórico su existencia -recordemos que Albert Einsten la negaba, a pesar de ser una consecuencia de su teoría general de la relatividad- mientras que Ghez y Genzel lo hacía a nivel práctico: fueron los primeros que identificaron visualmente la existencia de un “objeto compacto supermasivo” que se encuentra en el centro de nuestra galaxia (Sagitario A *). De forma generalizada se piensa que es un agujero negro, pero hay ciertos comportamientos que lo ponen en duda, según señalan algunos investigadores. De ahí que su parte del Nobel no hable exactamente de agujeros negros.

“Es un Nobel de reconocimiento, hacía tiempo que se tenía que haber dado”, explica a Hipertextual desde el otro lado del teléfono Alberto Corbí, profesor investigador en la Universidad Internacional de La Rioja (UNIR).”La propuesta de los agujeros negros tiene muchas décadas. Pero de manera seria, haciendo cálculos sobre la evolución de los agujeros negros, sus características… El padre es Penrose“, comenta.

Y, por seguir la metáfora, su hijo sería Hawking, no olvidemos que Penrose llevó su tesis y si siguiera vivo, el Premio Nobel de Física de 2020 también hubiera sido para él. Aunque hubiera hecho, a la vez, más difícil repartir el galardón, ya que solo se puede entregar a tres personas a la vez. Por desgracia, en 2018 murió y se ha perdido algunos avances científicos respecto a los agujeros negros que confirman algunas de sus teorías.

¿Qué es y cómo se forman?

Loa agujeros negros se denominan así porque no reflejan ni emiten ningún tipo de radiación ni de partícula. Por lo que ha costado mucho detectarlos y, aún más, hacerles una fotografía. Pero ambas cosas se han conseguido, como veremos más adelante. Eso sí, de manera indirecta.

Los agujeros negros se forman cuando una estrella muy masiva colapsa por su propio peso al quedarse sin combustible. Se produce un estallido (supernova) que puede dar como resultado dos cosas: una estrella de neutrones o un agujero negro. No obstante, se piensa que algunos de estos son tan viejos como el propio universo, ya que se podrían haber formado en el inicio de este con el Big Bang.

A pesar de que este término es muy conocido para nosotros, es relativamente joven. No se acuñó hasta 1969, hasta ese momento estos se conocían como “estrella en colapso gravitatorio completo”.

¿Qué tipos hay?

No hay un único tipo de estrella, por lo que tampoco hay un único tipo de agujero negro. Hay dos tipos de clasificaciones, por un lado la relativa a la masa, en la que nos vamos a centrar. Y por el otro lado, también se clasifican según rotación y momento angular.

Según su masa pueden ser supermasivos, con varios millones de masas solares que suelen encontrarse en el corazón de las galaxias y muy probablemente se formaron al inicio del universo; masa intermedia, de 100 a un millón de masas solares, están entre los supermasivos y los estelares. Y los estelares son las estrellas que colapsan y terminan convertidos en agujeros negros. Estos suelen tener tres masas solares y son los que descubrieron a nivel teórico Penrose y Hawking dentro de la teoría de la relatividad general de Einstein.

Hay un cuarto subgrupo dentro: los microagujeros negros. Se habló de estos cuando el CERN empezó a trabajar, pero por el momento tan solo son hipotéticos.

Nada sale de un agujero negro, ¿o sí?

Todos sabemos que nada escapa de la atracción de un agujero negro, pero no es del todo exacto. Hay una excepción: la radiación. La radiación sí puede escapar. “Una de las contribuciones de Stephen Hawking fue la teoría de que un agujero negro no es tan denso en el sentido de la mecánica cuántica“, explican desde la NASA. “La lenta filtración de lo que ahora se conoce como la radiación de Hawking, con el tiempo, podría hacer que el agujero negro simplemente se evapore”, señalan.

¿Cómo se descubrió el agujero negro de la Vía Láctea?

Andrea Ghez y Reinhard Genzel fueron los que realizaron este descubrimiento. Dieron con el agujero negro de Sagitario A *, el centro de nuestra galaxia. “Durante décadas, Ghez y Genzel han estado miraron la posición de las estrellas alrededor del agujero negro. Se dieron cuenta de su peculiaridad al ver las órbitas alocadas y con aceleraciones desmesuradas. Y donde debería de haber algo que provocara todo eso, no había nada. No se veía nada”, cuenta Corbí.

Después de descartar la posibilidad de que fuera un planeta, una estrella o cualquier otra cosa que sí conocíamos, “como no había nada que los hiciera comportarse así y no se veía, tenía que ser un agujero negro“, indica el profesor de UNIR.

En este vídeo, la propia Ghez da unas pinceladas de cómo es buscar un agujero negro en el centro de nuestra galaxia:

La primera ‘fotografía’

La primera imagen de este artículo es, también, la primera fotografía de un agujero negro. No es una foto como tal ya que el agujero negro no se ve de forma directa. La imagen muestra la silueta que dibuja la materia al girar a su alrededor antes de ser engullida por la oscuridad.

Por explicarlo de una forma más sencilla: en la imagen vemos algo similar a un donut. El agujero negro en sí sería el agujero del donut, no la parte de color rojizo. La zona rojiza, que es lo que se ve, es la materia orbitando a su alrededor a muchísima velocidad.

Pronto, señala Corbí, es posible que podamos ver, por fin, el agujero negro que se encuentra en el centro de nuestra galaxia. Es decir, el de Sagitario A *, que además fue el descubrimiento que realizaron Ghez y Genzel. “No debe de quedar ya mucho para que se muestre”, vaticina Corbí. Aunque es cierto que se están teniendo problemas para conseguirla.

Mientras llega y no llega la nueva imagen, podemos disfrutar de la primera fotografía, en este caso perteneciente a la galaxia Messier 87.

Extra: ¿Colisión entre dos agujeros negros?

Esto todavía es una incógnita. Pero al ser un descubrimiento reciente, merece la pena recordar que hace poco tuvimos noticias de una nueva onda gravitacional procedentes de un posible choque entre dos agujeros negros. Esta es la respuesta más plausible debido a sus características, aunque los investigadores no han descartado otros orígenes porque no hay ninguna teoría que explique su existencia.

Pero mientras tenemos una respuesta clara a esta nueva onda gravitacional, hay que quedarse con que sabemos mucho sobre los agujeros negros. Sobre todo teniendo en cuenta que no podemos verlos de forma directa, al menor por el momento. Y justamente por investigadores como Genzel, Ghez y Penrose sabemos tanto sobre ellos, ya que han centrado sus carreras en entenderlos y responder a algunas preguntas. No todas, porque aún queda mucho por investigar alrededor de los agujeros negros.