¿Cuánto sabes sobre agujeros negros?

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Por Raúl Mújica

 

  • Los astrónomos los consideran los objetos más taquilleros. Pero, ¿qué son en realidad?

 

Cuando escuchamos sobre agujeros negros (AN), además de imaginarnos objetos muy exóticos, probablemente nos vengan a la mente dos interrogantes: si son negros, ¿cómo es que los vemos?; y si son agujeros, ¿se trata de espacios vacíos? La verdad es que se trata de cualquier cosa menos del vacío, sino de una gran cantidad de materia concentrada en un área muy pequeña, resultando en un campo gravitatorio tan fuerte que nada, ni siquiera la luz, puede escapar. Y sí, podemos detectarlos, aunque sea de manera indirecta.

Si lanzamos una pelota hacia arriba, sabemos que llegará a una altura máxima y caerá debido a la fuerza de la gravedad; pero si la lanzamos cada vez con más fuerza, ¿será posible que alcance suficiente velocidad para escapar del campo gravitacional de la Tierra y no caiga?

Sabemos que podemos abandonar nuestro planeta: por ejemplo, para que un cohete pueda salir debe alcanzar lo que se llama la velocidad de escape, que en el caso de la Tierra es de 11.3 kilómetros por segundo.

Entonces, la velocidad de escape es la rapidez a la que debemos movernos para liberarnos de la gravedad de un objeto, y depende de la masa y del radio de este objeto: mientras más masa (y menor radio), mayor es la fuerza de gravedad y mayor debe ser la velocidad de escape.

De acuerdo con la Teoría de la Relatividad de Einstein, lo mismo debe suceder con la luz que viaja a 300,000 km/s. ¿Habrá algún objeto con masa suficiente para no dejarla escapar? Es decir, ¿que la velocidad de escape sea igual o mayor a la velocidad de la luz? En ese caso la luz no podrá abandonar el objeto, no podríamos verlo y tendríamos un agujero negro.

Tamaños

Igualando entonces la velocidad de la luz con la velocidad de escape, podemos alcanzar las dimensiones para tener un AN: por ejemplo, si concentrásemos la masa de la Tierra dentro de una esfera de 9 mm de radio, tendríamos un AN; para el caso del Sol el radio debería ser de 2.9 km; para una estrella con cinco veces la masa del Sol, 15 km; y para el núcleo de una galaxia con unos 1,000 millones de veces la masa del Sol, sería de unos 3,000 millones de kilómetros (aproximadamente el tamaño del Sistema Solar).

Sin embargo, se ha determinado que los agujeros negros vienen principalmente en dos tallas: los que tienen “masa estelar”, es decir, entre cinco y 20 veces la masa del Sol y son resultado de una explosión supernova al final de la vida de una estrella masiva; y los agujeros negros supermasivos, localizados en los centros de las llamadas galaxias activas, que tienen millones de veces la masa del Sol.

Entonces, ¿cómo los detectamos?

Los astrónomos no podemos observar directamente los AN ni con los telescopios más potentes. Pero sí es posible inferir su presencia y estudiarlos mediante sus efectos sobre la materia cercana. Por ejemplo, si un AN pasa a través de una nube de materia interestelar, “jalará” la materia hacia el interior en un proceso conocido como acreción. Lo mismo puede suceder si una estrella normal pasa cerca de un AN. Como el material es atraído, entonces se acelera, se calienta y emite rayos X.

En astronomía decimos que los AN son de los objetos más taquilleros que existen. Aunque la idea no es tan reciente, fueron predichos por la Teoría de la Relatividad de Einstein, pero se sabe que Pierre-Simon Laplace, en 1796, imaginó un lugar donde la velocidad de escape fuese tan alta como la velocidad de la luz, aunque no sabía que es de 300,000 km/s. Laplace no les llamó AN sino cuerpos invisibles. Fue hasta 1967, que John A. Wheeler acuñó el término agujeros negros, objetos muy peculiares que atrapan nuestra imaginación.

 

 

 

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