Científicos hallaron pistas inéditas sobre la materia que rodea a los agujeros negros

Un grupo internacional de científicos logró una medición precisa e inédita de la luz de rayos X que gira alrededor del agujero negro Cygnus X-1, a unos 7.000 años luz de la Tierra. Este hallazgo fue publicado en The Astrophysical Journal.

El resultado permitió entender mejor cómo se comporta la materia cerca de estos objetos extremos del universo.

Un hito tecnológico

Los autores apuntaron un telescopio a bordo de un globo llamado XL-Calibur, que representa un salto tecnológico en la astronomía de altas energías. El telescopio, lanzado en julio de 2024 desde Esrange, Kiruna (Suecia), y recuperado cerca de Kugluktuk, Nunavut (Canadá), tras casi seis días de vuelo, observó Cygnus X-1 en su “estado duro”.

En esta etapa, prevalecen los procesos de alta energía de la corona plasmática que rodea al agujero negro, como explican los expertos. XL-Calubir mide, por ejemplo, la polarización de la luz, que indican la dirección de las vibraciones en el campo electromagnético.

“Combinando estos datos con los de satélites de la NASA como IXPE, es posible que pronto tengamos suficiente información para resolver preguntas de larga data sobre la física de los agujeros negros en los próximos años”, postuló Henric Krawczynski, investigador principal del proyecto en la Universidad de Washington en St. Louis.

El experto resaltó la utilidad de estas observaciones para validar simulaciones computacionales cada vez más realistas sobre los procesos cercanos al agujero negro.

Ephraim Gau, integrante del mismo equipo, subrayó que es esencial investigar fenómenos que no pueden apreciarse con imágenes convencionales desde la Tierra. “La polarización es útil para aprender sobre todo lo que sucede alrededor del agujero negro cuando no podemos tomar imágenes normales desde la Tierra”, repasó el científico.

Las instituciones que participaron fueron la Universidad de Washington en St. Louis, la Universidad de New Hampshire, la Universidad de Osaka, la Universidad de Hiroshima, ISAS/JAXA, el KTH Royal Institute of Technology y la NASA Goddard Space Flight Center.

Los agujeros negros tras el Big Bang

Recientemente, otro estudio científico propuso que el universo temprano albergó una sorprendente variedad de objetos cósmicos, entre ellos agujeros negros y estrellas que consumían a otras. La investigación indicó que, poco después del Big Bang, las interacciones entre partículas dieron lugar a fenómenos físicos más complejos de lo que se creía.

El estudio, publicado en Physical Review D, partió de modelos cosmológicos que apoyaron la existencia de una etapa llamada Era Dominada por la Materia Temprana (EDMT), durante las primeras fases del cosmos. En ese periodo, previo a la formación de los elementos atómicos, las partículas se agruparon en halos de materia. Según los autores, el colapso de estos halos bajo la acción de la gravedad originó los primeros agujeros negros y otras estructuras inusuales.

Los autores mencionaron que la reconstrucción de la historia del universo avanzó en los últimos años, lo que permitió detallar episodios como la inflación —la rápida expansión inicial— y la nucleosíntesis primordial, que entre los diez segundos y los veinte minutos posteriores al Big Bang marcó la aparición de los primeros núcleos atómicos pesados.

El periodo entre la inflación y la nucleosíntesis primordial sigue poco estudiado. En ese intervalo, los investigadores señalaron que la materia pudo haber dominado temporalmente el universo. Bajo esas condiciones, resultó posible la formación de halos de materia, cuyas interacciones llevaron al colapso gravotérmico y a la aparición de objetos compactos, como agujeros negros y otras estructuras poco usuales.

Entre las estructuras planteadas aparecen las llamadas estrellas caníbales, que se distinguieron de las estrellas normales porque obtuvieron su energía de la autoaniquilación de partículas, en vez de la fusión nuclear. Los autores analizaron también la existencia de estrellas de bosones, cuya formación dependió del comportamiento cuántico de sus partículas. Estas habrían tenido una existencia breve, solo unos segundos en el universo primitivo, antes de colapsar y convertirse en agujeros negros primordiales. Además, el colapso directo de halos de materia representó otro posible origen para estos agujeros negros.