La Estrella de la muerte

Algunos de los telescopios más poderosos del mundo acaban de detectar por primera vez cómo un agujero negro situado en el centro de su galaxia, lanza un inmenso chorro de radiación y partículas altamente energéticas contra su galaxia vecina. Aunque es imposible saber si allí había vida, es seguro que nada podría sobrevivir a un ataque de tal magnitud. Los agujeros negros expulsan en ocasiones radiación, pero hasta ahora los científicos nunca habían registrado algo así.

Los astrónomos se fijaron en este sistema porque las dos galaxias albergan en su centro agujeros negros activos, los cuales están escupiendo constantemente radiación y alimentándose del gas que encuentran en sus alrededores. También en el corazón de nuestra Vía Láctea hay un gran agujero negro, que ha estado activo hasta hace sólo unos siglos, pero en la actualidad parece encontrarse bastante tranquilo. No es muy usual encontrar galaxias con agujeros negros activos en su centro, y menos aún por parejas. El Chandra, especializado en detectar rayos X, permitió descubrir el dinamismo de ambos agujeros negros, lo que empujó a otros telescopios a unirse a la investigación.

Cuando los expertos analizaron todas las imágenes, encontraron algo que superó con creces sus expectativas. Hasta el momento, se había visto en ocasiones cómo una galaxia embestía a otra vecina, empujada por las fuerzas gravitatorias, pero nunca se había observado esta clase de interacción a distancia.

La NASA ya ha bautizado al astro agresor, situado en el núcleo de la mayor de las dos galaxias, como el Agujero Negro Abusón o la Estrella de la Muerte.

La formula de Dios

Los agujeros casi negros

Stephen Hawking entró en el Olimpo de la ciencia en 1974 cuando descubrió que al agotarse el ciclo vital de las estrellas, siempre que poseyeran masa suficiente, explotaban y daban lugar a una materia de densidad infinita donde el espacio y el tiempo dejan de existir, dando así origen a un agujero negro.

Hawking demostró que los agujeros negros no son totalmente negros sino que pueden emitir radiaciones (partículas portadoras de energía) en sus bordes.

La anhelada unificación de teorías

Para Newton el tiempo era independiente del espacio, pudiéndose comparar con una vía férrea que se extiende, sin principio ni final desde el pasado hasta el futuro, con ello él describe los fenómenos de la materia y de la gravedad su la teoría de la relatividad.

Para Einstein, el espacio y el tiempo están unidos. El espacio no puede curvarse sin incluir al tiempo, lo que proporciona este último una "forma” determinada. Einstein describe el comportamiento de las partículas elementales, tales como los átomos, electrones y quarks en su teoría quántica.

La élite de los entendidos dice que la respuesta a la creación del universo está en hallar un sistema de ecuaciones único y singular:”Teoría unificada”que une la teoría de la relatividad con la teoría quántica. Hawking reconoce que la ciencia aún está muy lejos de completar todas las piezas de esta fórmula; afirma que es muy probable que el salto definitivo no se dé antes de que finalice el siglo XXI, ya que esas teorías aun están muy incompletas, pero dice que para entonces tendremos en nuestras manos la ecuación que será el triunfo definitivo de la mente humana, o como el la llama: “la fórmula de Dios”

El agujero negro súper-masivo

El 18 de Febrero de 2004, gracias a dos observatorios de rayos-X que se encuentran en órbita, los astrónomos han logrado obtener la primera evidencia fuerte de un agujero negro súper-masivo en el acto de desgarrar a una estrella y consumir una porción de ella. El evento, capturado por los observatorios de rayos-X Chandra de la NASA y XXM-Newton de ESA, había sido desde hace mucho una teoría hipotética, pero nunca había sido confirmado... hasta ahora.

Los astrónomos creen que una estrella con mala suerte se acercó demasiado a un gigantesco agujero negro luego de haber sido desviada de su curso por un encuentro cercano con otra estrella. A medida que se acercaba a la enorme gravedad del agujero negro, la estrella comenzó a estirarse a causa de las fuerzas de marea, hasta que se destrozó. El descubrimiento proporciona información importante acerca de cómo estos agujeros negros crecen y afectan las estrellas y el gas que los rodean.

Las observaciones de Chandra y XMM-Newton, combinadas con imágenes anteriores del satélite alemán Roentgen, detectaron una poderosa explosión de rayos-X proveniente del centro de una galaxia llamada “RX-J1242-11”.

Esta explosión, una de las más grandes jamás detectadas en una galaxia, fue causada por el gas de una estrella calentado hasta una temperatura de millones de grados centígrados antes de ser devorado por el agujero negro. La energía liberada en el proceso fue equivalente a la de una supernova.

“Las estrellas pueden sobrevivir si son estiradas un poco, como sucede en los sistemas de estrellas binarias, pero esta estrella fue estirada hasta más allá de su punto de ruptura”, dijo Stefanie Komossa del Instituto Max Planck para la Física Extraterrestre (MPE) en Alemania, líder de un equipo internacional de investigadores. “Esta desafortunada estrella simplemente estaba paseando en el vecindario equivocado”.

El agujero negro en el centro de RX J1242-11 tiene una masa de aproximadamente 100 millones de Soles. En contraste, la estrella destruida tenía probablemente una masa parecida a la del Sol. Los astrónomos estiman que solamente un uno por ciento de la masa de la estrella fue finalmente consumido, o acretado, por el agujero negro. El resto fue arrojado lejos del agujero negro.

La fuerza que destrozó a la estrella en RX J1242-11 es un ejemplo extremo de la fuerza de marea generada por diferencias en la gravedad que se ejerce sobre el frente y la parte trasera de un objeto. La fuerza de marea de la Luna causa las mareas en los océanos de la Tierra. Una fuerza de marea provocada por Júpiter rompió al cometa Shoemaker-Levy, antes de que éste se precipitara hacia el planeta gigante.

¿Los agujeros negros ‘’se comerían’’ todo el universo?

No, ya que habíamos definido un agujero negro como el horizonte de sucesos dentro del cual todo objeto es absorbido irremediablemente hacia el centro de dicha singularidad. Y según el radio de Schwarzchild, que era el radio a partir del cual un agujero negro tragaba irremediablemente a todo objeto; es decir, dicho radio definía el horizonte de sucesos, entonces dichos radios en los agujeros negros conocidos no son del tamaño del universo (es más, no se sabe a ciencia cierta el tamaño del universo aunque se tiene una idea aún vaga). Esto significa que los agujeros negros podrán tragarse cuerpos cercanos pero no absorberán a todos los objetos del universo. A no ser que un porcentaje considerable de la materia en el universo se convierta en agujeros negros... pero eso es improbable.

El tamaño de los Agujeros Negros

¿Cómo es de grande?

La masa que poseen los agujeros negros no tiene límites conocidos (ningún máximo ni mínimo). Pero si analizamos las evidencias actuales podemos considerar que dado que los agujeros negros se forman a partir de la muerte de estrellas masivas debería de existir un límite máximo del peso de los agujeros negros que sería a lo mucho igual a la masa máxima de una estrella masiva. Dicha masa límite es igual a diez veces la masa del Sol (más o menos 1x1031 kilogramos). En los últimos años se ha encontrado evidencia de la existencia de agujeros negros en el centro de galaxias masivas. Se cree a partir de esto que dichos agujeros negros poseerían una masa de un millón de soles).

Si analizamos el tema del espacio que ocupa un agujero negro debemos de considerar una variable matemática (denominada el radio de Schwarzchild), el cual es el radio del horizonte de sucesos que comprende al agujero negro (dentro de este radio la luz es absorbida por la gravedad y cualquier cuerpo es absorbido con una fuerza gravitatoria infinita hacia el centro del agujero negro no pudiendo escapar de éste). Ahora bien, los científicos han logrado hallar una relación directa entre la masa y el espacio ocupado de un agujero negro, esto significa que si un agujero negro es diez veces más pesado que cualquier estrella ocupará también diez veces el espacio ocupado por esa estrella. Para darnos una idea más clara compararemos el tamaño del sol con un agujero negro súper masivo, el sol posee un radio de aproximadamente 700,000 kilómetros mientras que el agujero negro súper masivo poseerá un radio por lo menos cuatro veces más grande que el del Sol.

El mayor

En el año 2007 se descubrió el agujero negro denominado IC 10 X-1. Está en la constelación de Casiopea cerca de la galaxia IC 10, a una distancia de 1,8 millones de años luz de la Tierra, con una masa de entre 24 y 33 veces la de nuestro Sol, y se considera el mayor agujero negro que orbita alrededor de una estrella, o agujero negro "de masa estelar", hasta la fecha.

Posteriormente, en un estudio realizado en Finlandia en el 2008, un equipo de científicos descubrió un sistema binario llamado OJ287. Tal sistema estaría constituido por un agujero negro menor que orbita en torno a otro mayor, siendo la masa del mayor de 18.000 millones de veces la de nuestro Sol.

El menor

Macroscópicamente en el 2008, se identificó el más pequeño de los agujeros negros conocidos hasta la fecha; ha sido denominado J 1650, se ubica en la constelación Ara de la Vía Láctea. Tiene una masa equivalente a 3,8 soles y tan solo 24 km de diámetro se habría formado por el colapso de una estrella; tales dimensiones estaban previstas por las ecuaciones de Einstein. Se considera que son prácticamente las dimensiones mínimas que puede tener un agujero negro. Se considera que pueden existir muchos más agujeros negros de dimensiones semejantes.

Cosas que debes saber sobre los agujeros negros

¿Por qué ese nombre?

La denominación "Agujero negro" es atribuida a John Archibald Wheeler, y la utilizó básicamente porque dicho fenómeno no es visible a la vista y también, a que traga todo lo que está próximo a él como si fuera un hoyo al que todos caen. Antes de este nombre poseía diversas denominaciones como "estrella congelada", "ojo del diablo", entre otros.

¿Qué es?

Un agujero negro es una región del espacio-tiempo provocada por una gran concentración de masa en su interior, con enorme aumento de la densidad, lo que provoca un campo gravitatorio tal que ninguna partícula material, ni siquiera los fotones de luz, puede escapar de dicha región.

La «gravedad de un agujero negro» provoca una singularidad envuelta por una superficie cerrada, llamada horizonte de sucesos. Esto es debido a la gran cantidad de energía del objeto celeste. El horizonte de sucesos separa la región de agujero negro del resto del Universo y es la superficie límite del espacio a partir de la cual ninguna partícula puede salir, incluyendo la luz.

¿Cómo se forma?

Supongamos que una estrella mediana, como por ejemplo el sol, va agotando su combustible nuclear convirtiendo su hidrógeno en helio, y éste en carbono, oxígeno y en hierro; llegando un momento en que el calor producido por las reacciones nucleares que se dan es poco para producir una dilatación del sol y compensar así a la fuerza de la gravedad. Entonces el sol se colapsa aumentando su densidad, siendo frenado ese colapso únicamente por la repulsión entre las capas electrónicas de los átomos. Pero si la masa del sol es lo suficientemente elevada se vencerá esta repulsión pudiéndose llegar a fusionarse los protones y electrones de todos los átomos, formando neutrones y reduciéndose el volumen de la estrella no quedando ningún espacio entre los núcleos de los átomos. El sol se convertiría en una esfera de neutrones y por lo tanto tendría una densidad elevadísima. Sería lo que se denomina "estrella de neutrones".

Se ha calculado que por encima de 2.5 soles de masa, una estrella de neutrones se colapsaría más aún fusionándose sus neutrones. Esto es posible debido igualmente a que el principio de exclusión de Pauli por el cual se repelen los neutrones tiene un límite cuando la velocidad de vibración de los neutrones alcanza la velocidad de la luz.

Debido a que no habría ninguna fuerza conocida que detuviera el colapso, este continuaría hasta convertir la estrella en un punto creándose un agujero negro. Este volumen puntual implicaría una densidad infinita, por lo que fue rechazado en un principio por la comunidad científica, pero S. Hawking demostró que esta singularidad era compatible con la teoría de la relatividad genera.

¿Cómo lo detectamos?

Lo que se hace normalmente es utilizar medidores de rayos X para detectarlos pues los agujeros negros son grandes emisores de estos rayos debido a la pérdida superficial de materia por parte de un cuerpo que es absorbido por un agujero negro, también son detectados debido al efecto que tienen sobre los cuerpos visibles que se encuentran alrededor de estos agujeros negros.

En la foto arriba mostrada apreciamos como puede ser detectado un agujero negro; el brillo que está distanciado del punto verde en la zona central izquierda de la foto, a 600 años luz. El patrón de variabilidad de emisión de rayos X por parte de la fuente indica que se trata de un agujero negro.