Qué es un agujero negro y la relevancia de fotografiarlo

Se trata de un monstruo con una masa equivalente a cuatro millones de soles situado a 26 000 años luz de nuestro planeta.

Por Oscar del Barco Novillo (*)

Con un diámetro 17 veces mayor que el de nuestro Sol es, sin embargo, mil veces menor que el agujero negro supermasivo en la galaxia M87,

el primero en ser fotografiado en 2019.

Dado que los agujeros negros no emiten luz, la zona oscura en el centro de la imagen corresponde a la

sombra

de Sagitario A*, la región donde la luz no puede escapar (delimitada por el

horizonte de sucesos

). La región brillante alrededor del agujero negro es la señal de

radiofrecuencia

emitida por el

gas caliente que orbita el agujero negro

a velocidades cercanas a la de la luz. Esta nueva hazaña ha sido protagonizada por el mismo consorcio mundial de radiotelescopios (denominado EHT por sus siglas en inglés,

Event Horizon Telescope

) que fotografió al agujero negro supermasivo en M87. Hasta la fecha, está constituida por once radio observatorios perfectamente sincronizados para detectar las radiofrecuencias asociadas a las emisiones de agujeros negros. Esta novedosa fotografía de Sagitario A* es el resultado de la composición de numerosas imágenes de este objeto (tras miles de horas de observación) y tratadas mediante tecnología computacional avanzada. En otras palabras, es la mejor imagen del agujero negro del centro de la Vía Láctea que se ajusta a los datos recogidos por el EHT (dentro de las leyes que marca

la Teoría de la Relatividad General de Einstein

). En relación a las manchas brillantes en la imagen de Sagitario A*, estas se deben a un aumento aparente en la emisión cuando la radiación apunta directamente hacia nosotros (el conocido como

efecto Doppler

para ondas electromagnéticas). Pero, antes de abordar por qué ha sido tan relevante este nuevo descubrimiento, veamos a continuación cómo se forma un agujero negro y cómo pueden alcanzar el tamaño de nuestro compañero galáctico, Sagitario A*.

Formación de un agujero negro

Un agujero negro es un objeto astronómico con una atracción gravitatoria excepcional. Ni siquiera la luz puede escapar de él. Los

agujeros negros de tipo estelar

se forman al final de la vida de una estrella masiva. Cuando ésta agota todo su combustible, su núcleo (que es el lugar donde producen las reacciones termonucleares que generan su energía) colapsa sobre sí mismo, comprimiendo la estrella muerta hacia una región de tamaño cero y densidad infinita:

la singularidad.

Otras estrellas de menor masa no formarán un agujero negro al final de su vida, evolucionando hacia enanas blancas o estrellas de neutrones. La singularidad constituye el centro del agujero negro y se encuentra escondida por la superficie que conforma el horizonte de sucesos (cuyo radio aproximado, para agujeros negros estáticos, se denomina

radio de Schwarschild

). Sin embargo, no solo se pueden constituir agujeros negros por evolución estelar. El físico británico Stephen Hawking propuso la existencia de los llamados

agujeros negros primordiales

. Creados en los primeros instantes del Big Bang, estos objetos pueden tener una masa menor incluso que la de un asteroide. Estos agujeros negros diminutos (al contrario que sus compañeros más masivos) pierden masa debido al fenómeno llamado

radiación de Hawking

y, finalmente, desaparecen. ¿Y cuál es el origen de los agujeros negros supermasivos? Unas teorías sugieren que se formaron por una lenta absorción de materia a partir de un agujero negro de tamaño estelar. Sin embargo, este proceso es

extremadamente lento

para constituir un gigante como Sagitario A* en un tiempo relativamente corto.

Otras teorías alternativas

sugieren que estos agujeros negros supermasivos se originaron a partir del colapso gravitatorio de enormes cantidades de gas interestelar (además de tragar las estrellas más pequeñas a su alrededor).

Relevancia de este nuevo hallazgo

Volviendo a nuestro agujero negro supermasivo Sagitario A*, quizá uno de los aspectos más significativos de este hallazgo sea, precisamente, su

proximidad

a nosotros, al encontrarse en nuestra propia galaxia: la

Vía Láctea

. Aunque se conocía su existencia desde finales del siglo pasado (debido a la poderosa atracción gravitatoria que ejerce sobre

estrellas de su entorno

), no ha sido fácil obtener una imagen del mismo. Entre otras razones por su posición en el centro de nuestra galaxia (posiblemente situado en un entorno con alta concentración de polvo y gas interestelar) así como su reducido tamaño (en comparación con M87). Con este nueva imagen de Sagitario A* se pone aún más de manifiesto la existencia de un agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia (confirmando, de nuevo, la Relatividad General de Einstein como uno de los mayores logros intelectuales del siglo XX). Se abre de nuevo otra ventana para seguir observando aquellos objetos del Universo que, hasta hace bien poco, eran invisibles a nuestros ojos.

(*) Profesor asociado en el área de Óptica, Universidad de Murcia