Un agujero negro «infernal»

NASA

Los astrónomos del observatorio chino de Lijiang (Yunnan), dirigidos por Xue-Bing Wu, de la Universidad de Pekín, han descubierto (25 febrero 2015) un gujero negro a unos 12 800 millones de años luz y masa equivalente a 12 000 millones de soles como el nuestro. Generalmente aceptado que agujeros negros tan antiguos no pueden ser tan masivos, constituye por ahora un caso único e inexplicado.

Para ilustrar su masa, la cantidad de materia que contienen los agujeros negros identificados es de entre 4 y 18 000 millones de masas solares. No se trata, pues, del más potente de los hasta ahora conocidos, pero apasiona e intriga a los astrónomos por su masa, que se cree prohibitiva en uno tan antiguo (apareció 900 millones de años después del big bang, al mismo tiempo que las galaxias y poco antes que las estrellas).

Se dice que estas enormes masas inaparentes eran una ficción científica, pero desde los años 60 su existencia era indudable desde el punto de vista teórico relativista. El origen de este agujero negro no parece muy difícil elucidar, pero su ulterior evolución, salvo errores monumentales de cálculo, constituye un problema que tienen planteado los astrónomos.

¿Que es un agujero negro? Básicamente, es una estrella gigante que ha muerto por un colapso gravitatorio cataclísmico, en el que su diámetro original se reduce de miles de millones de kilómetros a sólo unas decenas, adquiriendo así una densidad increíblemente grande y, por consiguiente, una atracción gravitacional enorme que engulle toda la materia que gravita en su inmediata proximidad, incluidos los fotones (partículas de luz), constituyendo alrededor del agujero negro un torbellino apocalíptico.

ESA/NASA

Imagen ideal de un colápsar en el universo primitivo. Si se confirma la existencia de agujeros negros tempranos muy masivos, es evidente que nuestro conocimiento del origen de estas materias inaparentes es algo grosero y tal vez erróneo en sus planteamientos.

¿Cómo se forma? Todas las estrellas mueren de un colapso gravífico (la masa de la estrella se precipita hacia el centro), pero la violencia y consecuencias del mismo depende de su masa: el Sol será una inofensiva enana blanca, otras más grandes un pulsar o estrella de neutrones y las supermasivas un agujero negro.

La razón para ello está en la masa necesaria para provocar, con las oportunas contracciones, la temperatura suficiente para la fusión sucesiva del hidrógeno, el helio, el carbono, el oxígeno y otros elementos hasta alcanzar el hierro, cada uno mucho más enérgico que el anterior y de fusión mucho más rápida (menor duración). El hierro es el último que puede desencadenar reacciones termonucleares y acaba provocando el fenómeno de fotodesintegración (hundimiento casi instantáneo de la estrella), una supernova que acaba formando una estrella de neutrones (unos 10 km de diámetro) o, si la masa original era muy grande, un agujero negro.

El lugar más proporcionado para la formación de estrellas supermasivas, y con ellas los agujeros negros, es el núcleo de una galaxia (bulbo). Aquí, la concentración de estrellas facilita colisiones destructivas, pero también fusiones que engendran estrellas mayores y estas a su vez capturan a otras más pequeñas hasta alcanzar masas equivalentes a 100 000 o más soles.

¿Cómo se descubre? Cuanto existe se manifiesta, de una u otra manera, y los agujeros negros, no obstante invisibles, pueden ser detectados merced a la emisión de poderosos flujos de radiaciones (rayos gamma, X) por el calentamiento de la materia engullida, y en parte también expelida con la formación de sendos chorros de plasma que arrastrarían un flujo gaseoso de extraordinario brillo (cuásar). Es decir, el cuásar, descubierto en 1960 y envuelto por mucho tiempo en el misterio, es la manifestación visible del agujero negro, pero se apaga cuando este acaba con toda materia circundante. El número de cuásares que se han descubierto es de unos 200 000 y con un corrimiento hacia el rojo de las rayas espectrales de su radiación (0'06 a 6'4) que les sitúa muy lejos de nosotros (de entre 800 y 13 000 millones años luz).

NASA

Los agujeros negros prosperan en número y masa en los núcleos galácticos, de gran densidad estelar, pero pueden aparecer allí donde existe una estrella supermasiva que muere por un colapso gravitatorio cataclísmico, como esta de «SN 1979» en la galaxia M100, a unos 50 millones de años luz, en el año 1979.

También existen en las inmediaciones del agujero negro poderosos campos magnéticos y gravitatorios capaces de originar efectos visibles, como es una velocidad endiablada de las estrellas que le circundan, del orden de varios millones de km/h y órbita muy excéntrica.

Enanos y gigantes. El más pequeño de los conocidos hasta ahora es el J 1650, de unas 4 masas solares, descubierto en 2008 en la constelación de Altar; y el gigante es el OJ 287, en la constelación de Cáncer, a unos 3 500 millones de años luz, cuya masa supone 18 000 millones de veces la del Sol y tiene por satélite otro agujero negro mil veces más pequeño.

Se cree que toda galaxia tiene un agujero negro en su centro, en su forma calificada de agujero negro masivo. El de la nuestra, supuesto que exista, tiene unas 5 masas solares (Sagittarius A); el de Andrómeda, 140 millones; y el de M 87, 6 000 millones.