El impactante video de la NASA que muestra los agujeros negros más grandes del universo

La animación de estos gigantes del Universo comienza con unas 100.000 veces la masa del Sol y concluye con cuerpos de decenas de miles de millones de masas solares como máximo

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Animación de la NASA sobre los mayores agujeros negros

Si hay algo que nos hace parecer minúsculos es nuestro tamaño comparado con el Universo y los cuerpos que lo habitan. La NASA lanzó ahora una nueva animación para mostrar las escalas de tamaño de los agujeros negros conocidos respecto a nuestro Sol.

Estos monstruos acechan en los centros de la mayoría de las grandes galaxias, incluida nuestra propia Vía Láctea, y contienen entre 100.000 y decenas de miles de millones de veces más masa que nuestro sol. Estos números abstractos están muy bien, pero es difícil concebir cuán grandes son realmente estas cosas. Y ese es uno de los grandes misterios del Universo: aunque se tienen algunas ideas, realmente no se sabe cómo llegaron a desarrollarse y tener esa masa y tamaño.

“Las mediciones directas, muchas realizadas con la ayuda del Telescopio Espacial Hubble, confirman la presencia de más de 100 agujeros negros supermasivos“, dijo el astrofísico teórico Jeremy Schnittman del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA. “¿Cómo se vuelven tan grandes? Cuando las galaxias chocan, sus agujeros negros centrales eventualmente también pueden fusionarse”, se preguntó y contestó.

Primera imagen de un agujero negro publicada en 2019 y una foto mejorada en 2022 (Medeiros et al. 2023)
Primera imagen de un agujero negro publicada en 2019 y una foto mejorada en 2022 (Medeiros et al. 2023)

En 2019 y 2022, una red planetaria de observatorios de radio llamada Event Horizon Telescope produjo, respectivamente, las primeras imágenes de los agujeros negros gigantes en los centros de M87 y la Vía Láctea, revelando un anillo brillante de gas caliente en órbita que rodeaba una zona circular de oscuridad. Cualquier luz que cruce el horizonte de eventos, el punto de no retorno del agujero negro, queda atrapada para siempre, y cualquier luz que pase cerca de él es redirigida por la intensa gravedad del agujero negro. Juntos, estos efectos producen una “sombra” de aproximadamente el doble del tamaño del horizonte de eventos real del agujero negro.

En realidad, los agujeros negros en sí mismos pueden no ser muy grandes. Los agujeros negros son los objetos más densos que conocemos en el Universo. Son tan compactos que solo podemos describirlos matemáticamente como una singularidad: un punto unidimensional de densidad infinita. Su densidad es tan extrema que el espacio-tiempo se deforma gravitacionalmente en lo que es efectivamente una esfera cerrada a su alrededor. Dentro de esa esfera, ni siquiera la luz tiene suficiente velocidad para escapar.

Respecto a las dimensiones que puede alcanzar, su límite conocido es el horizonte de sucesos. Cuanto más masivo es el agujero negro, mayor es el radio de la esfera definido por el horizonte de sucesos, conocido como radio de Schwartzschild. Si el Sol fuera un agujero negro, por ejemplo, su radio de Schwartzschild sería de solo 2,95 kilómetros.

El video de la NASA muestra 10 grandes agujeros negros (Pablo Garcia (NASA/MSFC)/Handout via REUTERS)
El video de la NASA muestra 10 grandes agujeros negros (Pablo Garcia (NASA/MSFC)/Handout via REUTERS)

Hasta donde sabemos, los agujeros negros más pequeños comienzan con unas cinco veces la masa del Sol, objetos que se han formado a partir del núcleo colapsado de una estrella masiva al final de su vida. Estos son agujeros negros de masa estelar. Los agujeros negros de masa estelar tienen un límite superior de alrededor de 65 veces la masa del Sol, porque las estrellas precursoras extremadamente fuertes que producirían estos objetos más grandes terminan sus vidas en una supernova de inestabilidad de pares que destruye completamente el núcleo, sin dejar nada atrás para colapsar en el agujero negro.

Sin embargo, hemos visto agujeros negros de masa estelar de más de 65 masas solares. Se pueden formar cuando los agujeros negros chocan y se fusionan, dando como resultado un objeto con una masa combinada . Pero cómo pasamos de estos a los agujeros negros supermasivos y ultramasivos es un gran espacio vacío. Bastante literal. Hay una curiosa escasez de agujeros negros detectados en el rango de masas entre los agujeros negros de masa estelar y los supermasivos. Pero también hay una gran variedad de agujeros negros supermasivos.

La nueva animación de la NASA es una mirada bastante asombrosa a ese rango. Muestra 10 agujeros negros de gran tamaño que ocupan el centro del escenario en sus galaxias anfitrionas, incluidas la Vía Láctea y M87, escalados por el tamaño de sus sombras. Comenzando cerca del sol, la cámara retrocede constantemente para comparar agujeros negros cada vez más grandes con diferentes estructuras en nuestro sistema solar. El primero es 1601+3113, una galaxia enana que alberga un agujero negro con una masa de 100.000 soles. La materia está tan comprimida que incluso la sombra del agujero negro es más pequeña que nuestro sol.

Esta semana, astrónomos observaron chorros de materia expulsados del agujero negro de la galaxia M87.  (R.-S. Lu (SHAO), E. Ros (MPIfR), S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF/Handout via REUTERS)
Esta semana, astrónomos observaron chorros de materia expulsados del agujero negro de la galaxia M87. (R.-S. Lu (SHAO), E. Ros (MPIfR), S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF/Handout via REUTERS)

El agujero negro en el corazón de nuestra propia galaxia, llamado Sagitario A* (pronunciado ay-star), cuenta con el peso de 4,3 millones de soles según el seguimiento a largo plazo de las estrellas en órbita a su alrededor. El diámetro de su sombra abarca aproximadamente la mitad de la órbita de Mercurio en nuestro sistema solar. La animación muestra dos monstruosos agujeros negros en la galaxia conocida como NGC 7727. Ubicados a unos 1.600 años luz de distancia, uno pesa 6 millones de masas solares y el otro más de 150 millones de soles. Los astrónomos dicen que la pareja se fusionará en los próximos 250 millones de años.

“Desde 2015, los observatorios de ondas gravitacionales en la Tierra han detectado las fusiones de agujeros negros con unas pocas docenas de masas solares gracias a las pequeñas ondas en el espacio-tiempo que producen estos eventos”, dijo el astrofísico de Goddard Ira Thorpe. “Las fusiones de agujeros negros supermasivos producirán ondas de frecuencias mucho más bajas que se pueden detectar usando un observatorio espacial millones de veces más grande que sus contrapartes terrestres”.

En la escala más grande de la animación se encuentra el agujero negro de M87, ahora con una masa actualizada de 5.400 millones de soles. Su sombra es tan grande que incluso un rayo de luz, viajando a 670 millones de mph (1000 millones de kph), tardaría unos dos días y medio en cruzarlo.

La película termina con TON 618, uno de un puñado de agujeros negros masivos y extremadamente distantes para los cuales los astrónomos tienen mediciones directas. Este gigante contiene más de 60 mil millones de masas solares, y cuenta con una sombra tan grande que un rayo de luz tardaría semanas en atravesarla.

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