Qué son los agujeros negros, el objeto de estudio de los ganadores del Nobel de Física

La Academia Sueca otorgó este jueves el premio al británico Roger Penrose, al alemán Reinhard Genzel y a la estadounidense Andrea Ghez por sus investigaciones sobre estos cuerpos. Los detalles

Es una estrella que murió pero es tan masiva o tiene una atracción gravitatoria tan grande que ni la luz puede escapar (Shutterstock)
Es una estrella que murió pero es tan masiva o tiene una atracción gravitatoria tan grande que ni la luz puede escapar (Shutterstock)

Esta mañana fueron premiados con el Nobel de Física el británico Roger Penrose, el alemán Reinhard Genzel y la estadounidense Andrea Ghez por sus investigaciones sobre los agujeros negros.

Penrose fue distinguido por descubrir que la formación de un agujero negro es una predicción robusta de la teoría general de la relatividad. El profesor de la Universidad de Oxford “inventó ingeniosos métodos matemáticos para explorar la teoría general de la relatividad de Albert Einstein y mostró que la teoría lleva a la formación de agujeros negros, esos monstruos que capturan todo lo que entra en ellos”.

Genzel y Ghez fueron galardonados por el hallazgo de un objeto supermasivo y compacto en el centro de nuestra galaxia. Cada uno de ellos lideró un grupo de astrónomos que desde los años 90 investiga una región llamada Sagitario A*. Su trabajo pionero dio la evidencia más solida hasta la fecha sobre un agujero negro en el centro de la Vía Láctea.

Pero ¿qué son los agujeros negros? De acuerdo con Constantino Baikouzis, director del programa Parque Astronómico de La Matanza, todo surge a partir de las consecuencias y los estadios finales a partir de la evolución estelar: “Es una estrella que murió pero es tan masiva o tiene una atracción gravitatoria tan grande que ni la luz puede escapar”.

Los astrónomos buscan observar este “monstruo” por contraste, es decir, gracias al fondo brillante que forma la materia que lo envuelve (Shutterstock)
Los astrónomos buscan observar este “monstruo” por contraste, es decir, gracias al fondo brillante que forma la materia que lo envuelve (Shutterstock)

Sin embargo, no todas las estrellas se convierten en agujeros negros. Tan solo los forman las estrellas muy masivas. Cuando agotan el combustible al final de su vida, colapsan sobre sí mismas de forma catastrófica e imparable, y en su desplome forman un pozo en el espacio.

Según la ley de la relatividad general publicada en 1915 por Albert Einstein, que permite explicar su funcionamiento, la atracción gravitacional de estos “monstruos” cósmicos es tal que no se les escapa nada: ni la materia ni la luz, sea cual sea su longitud de onda. Y si la luz, que es lo que más rápido viaja en nuestro universo no puede salir, entonces nada podrá hacerlo.

Cuando hablamos de que ni la luz puede escapar quiere decir que supera la velocidad de escape, es decir, la velocidad con la que un objeto cualquiera necesita moverse para alejarse indefinidamente de un cuerpo o sistema más masivo al cual le vincula únicamente la gravedad, y esta relación entre velocidad escape y agujeros negros es algo que se viene estudiando hace mucho tiempo”, enfatizó Baikouzis.

La primera imagen de un agujero negro, tomada en la galaxia Messier 87 (Colaboración del Telescopio de Horizonte de Eventos [EHT] vía la Fundación Nacional para la Ciencia de Estados Unidos)
La primera imagen de un agujero negro, tomada en la galaxia Messier 87 (Colaboración del Telescopio de Horizonte de Eventos [EHT] vía la Fundación Nacional para la Ciencia de Estados Unidos)

¿Cómo se identifica un agujero negro? Los astrónomos buscan observar este “monstruo” por contraste, es decir, gracias al fondo brillante que forma la materia que lo envuelve.Observando el entorno, analizando lo que sucede alrededor podemos ver qué ocurre. De ahí se estudia el comportamiento y se deduce que hay algo que se está ‘tragando’ todo”, explicó Baikouzis.

Por otro lado, bajo el efecto de la enorme atracción gravitacional, las estrellas más cercanas a estos “monstruos” son achatadas, estiradas y dislocadas, y su gas se calienta a temperaturas extremas.

Lo cierto es que los agujeros negros supermasivos son un enigma de la astrofísica, sobre todo por la manera en que llegan a ser tan grandes, y su formación es centro de muchas investigaciones. Los científicos piensan que devoran, a una velocidad inaudita, todos los gases emitidos por las galaxias muy densas que los rodean. Como son invisibles, solo se pueden observar por contraste, viendo qué fenómenos generan a su alrededor. Una primera imagen revolucionaria fue revelada al mundo en abril de 2019.

¿Cuántos tipos de agujeros negros hay?

Se cree que en la mayoría de las galaxias hay un agujero negro supermasivo en su centro y centenares de miles de agujeros negros estelares (Reuters)
Se cree que en la mayoría de las galaxias hay un agujero negro supermasivo en su centro y centenares de miles de agujeros negros estelares (Reuters)

Se distinguen por su tamaño. Los estelares son los que tienen masas comparables a la del Sol y radios de decenas o cientos de kilómetros. Aquellos cuyas masas son millones o hasta miles de millones de veces la masa del Sol son los agujeros negros supermasivos de los núcleos de las galaxias.

Si no son tan masivas, la materia de la que están hechas puede detener el colapso y formar una estrella moribunda que apenas brilla: una enana blanca o una estrella de neutrones.

Se cree que en la mayoría de las galaxias hay un agujero negro supermasivo en su centro y centenares de miles de agujeros negros estelares. El agujero negro conocido más cercano a la Tierra se halla a unos 3.000 años-luz.

“Los descubrimientos de los laureados de este año han abierto nuevos caminos en el estudio de objetos compactos y supermasivos. Pero estos objetos exóticos todavía plantean muchas preguntas que piden respuestas y motivan futuras investigaciones. No solo preguntas sobre su estructura interna, sino también preguntas sobre cómo probar nuestra teoría de la gravedad bajo las condiciones extremas en la proximidad inmediata de un agujero negro”, dijo David Haviland, presidente del Comité Nobel de Física.

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