Durante décadas fueron una predicción teórica casi increíble. Hoy los hemos «fotografiado» y hemos escuchado el eco de su colisión. Los agujeros negros son una de las pruebas más espectaculares de que la teoría de la relatividad de Einstein describe bien el universo.
¿Qué es un agujero negro?
Un agujero negro es una región del espacio donde la gravedad es tan intensa que nada, ni siquiera la luz, puede escapar una vez cruzado un límite llamado horizonte de sucesos. Se forma cuando una gran cantidad de materia se concentra en un espacio muy pequeño. No es un «agujero» en el sentido de un hueco, sino un objeto extremadamente denso.
Cómo se forma
El tipo más común, el agujero negro estelar, nace cuando una estrella muy masiva (con unas decenas de veces la masa del Sol) agota su combustible nuclear. Su núcleo colapsa por su propia gravedad y, si la masa restante supera cierto límite, nada puede frenar el colapso. La explosión de las capas exteriores es una supernova.
| Tipo | Masa aproximada | Origen |
|---|---|---|
| Estelar | De unas pocas a decenas de masas solares | Colapso de una estrella masiva |
| Intermedio | 100-100.000 masas solares | Origen aún debatido |
| Supermasivo | Millones a miles de millones de masas solares | Centros de galaxias; formación debatida |
En el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, hay un agujero negro supermasivo, Sagitario A\*, de unos cuatro millones de masas solares.
El horizonte de sucesos
Es la frontera «sin retorno». Su tamaño aproximado depende de la masa: el radio de Schwarzschild es proporcional a ella. Si el Sol se convirtiera en agujero negro (algo que no ocurrirá), su horizonte tendría unos 3 km de radio. Cruzarlo no implica nada «especial» para quien cae (en un agujero grande), pero desde fuera nunca se ve completarse la caída. Lo que hay detrás no puede comunicarse al exterior.
Cómo sabemos que existen
- Estrellas que orbitan: las órbitas de las estrellas cerca de Sagitario A\* revelan una masa enorme concentrada en un punto minúsculo (trabajos que valieron el Nobel de Física 2020 a Reinhard Genzel y Andrea Ghez; el Nobel de 2020 también premió a Roger Penrose por la teoría).
- Ondas gravitacionales: el 14 de septiembre de 2015, el observatorio LIGO detectó por primera vez ondas gravitacionales (GW150914), producidas por la fusión de dos agujeros negros a unos 1.300 millones de años luz. Valió el Nobel de 2017.
- Imágenes: el Telescopio del Horizonte de Sucesos (EHT) publicó en 2019 la primera imagen de la «sombra» de un agujero negro, el de la galaxia M87, y en 2022, la de Sagitario A\*.
- Rayos X: el gas que cae calienta y emite radiación; Cygnus X-1 fue uno de los primeros candidatos.
¿Qué pasa dentro?
No lo sabemos. La relatividad general predice una singularidad en el centro, donde la densidad se haría infinita, pero los físicos creen que ahí la teoría deja de valer y haría falta una teoría cuántica de la gravedad. Lo comentamos en qué había antes del Big Bang, pues el problema de la singularidad es parecido.
Radiación de Hawking
En 1974, Stephen Hawking mostró que, por efectos cuánticos, los agujeros negros emiten una débil radiación y pueden «evaporarse» tras tiempos larguísimos. Aún no se ha observado. Esa idea plantea la paradoja de la información: ¿qué ocurre con la información de lo que cae? Es un problema abierto.
Mitos habituales
| Mito | Realidad |
|---|---|
| «Son aspiradoras cósmicas» | Atraen como cualquier masa; si el Sol fuera sustituido por un agujero negro de igual masa, la Tierra seguiría su órbita |
| «Son agujeros» | Son objetos densos, no huecos |
| «Todo lo que cae es destrozado de inmediato» | Depende del tamaño; en los pequeños, las fuerzas de marea son enormes («espaguetización»); en los supermasivos, mucho menos al cruzar el horizonte |
| «Los agujeros negros llevan a otro universo» | Hipótesis teórica sin evidencia |
Una mirada hacia el origen
Los agujeros negros nos recuerdan lo poco que sabemos del universo: están ligados a la materia oscura (en algunas hipótesis), al tiempo y a la entropía. Mira qué es el tiempo, qué es la entropía y cómo se originó el universo.
Preguntas frecuentes
¿Qué es un agujero negro?<br>Una región con tanta gravedad que ni la luz escapa de su horizonte de sucesos.
¿Hay un agujero negro en la Vía Láctea?<br>Sí, Sagitario A\*, en el centro de la galaxia.
¿Qué pasa si caes en un agujero negro?<br>Depende de su tamaño; lo que ocurre en el interior no se conoce con certeza.
¿Se ha visto un agujero negro?<br>Se ha obtenido la imagen de su sombra (M87\ en 2019 y Sgr A\ en 2022).
Fuentes
- Abbott, B. et al. (LIGO/Virgo) (2016). «Observation of gravitational waves from a binary black hole merger». Physical Review Letters.
- Event Horizon Telescope Collaboration (2019). «First M87 Event Horizon Telescope results». Astrophysical Journal Letters.
- Event Horizon Telescope Collaboration (2022). «First Sagittarius A\* results».
- Hawking, S. (1974). «Black hole explosions?». Nature.
- Comité Nobel de Física 2020: https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2020/summary/
- NASA, «Black Holes»: https://science.nasa.gov/astrophysics/focus-areas/black-holes/
