¿Qué es un agujero negro?
Un agujero negro es un hipotético cuerpo celeste, una región finita del espacio-tiempo provocada por una gran concentración de masa en su interior, con enorme aumento de la densidad, lo que genera un campo gravitatorio tal que ninguna partícula material, ni siquiera la luz, puede escapar de dicha región.
La curvatura del espacio-tiempo o “gravedad de un agujero negro” provoca una singularidad envuelta por una superficie cerrada, llamada horizonte de sucesos u horizonte de eventos. Esto es debido a la gran cantidad de energía del objeto celeste. El horizonte de sucesos separa la región del 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. Dicha curvatura es estudiada por la relatividad general, la que predijo la existencia de los agujeros negros y fue su primer indicio.
Se cree que en el centro de la mayoría de las galaxias, entre ellas la Vía Láctea, hay agujeros negros supermasivos. La existencia de agujeros negros está apoyada en observaciones astronómicas, en especial a través de la emisión de rayos X por estrellas binarias y galaxias activas.
¿Cómo se forma un agujero negro?
El origen de los agujeros negros es planteado por el astrofísico Stephen Hawking en su libro de 1988 titulado en español “Historia del tiempo: del Big Bang a los agujeros negros” donde explica el proceso que da origen a la formación de los agujeros negros.
Una estrella corriente conserva su tamaño normal gracias al equilibrio entre una altísima temperatura central, que tiende a expandir la sustancia estelar, y la gigantesca atracción gravitatoria, que tiende a contraerla y estrujarla.
Si en un momento dado la temperatura interna desciende, la gravedad se hará dueña de la situación. La estrella comienza a contraerse y a lo largo de ese proceso la estructura atómica del interior se desintegra. En lugar de átomos habrá ahora electrones, protones y neutrones sueltos. La estrella sigue contrayéndose hasta el momento en que la repulsión mutua de los electrones contrarresta cualquier contracción ulterior.
La estrella es ahora una “enana blanca”. Si una estrella como el Sol sufriera este colapso que conduce al estado de enana blanca, toda su masa quedaría reducida a una esfera de unos 16.000 kilómetros de diámetro, y su gravedad superficial (con la misma masa pero a una distancia mucho menor del centro) sería 210.000 veces superior a la de la tierra.
En determinadas condiciones la atracción gravitatoria se hace demasiado fuerte para ser contrarrestada por la repulsión electrónica. La estrella se contare de nuevo, obligando a los electrones y protones a combinarse para formar neutrones y forzando también a estos últimos a apelotonarse en estrecho contacto. La estructura neutrónica contrarresta entonces cualquier ulterior contracción y lo que tenemos es una “estrella de neutrones”, que podría albergar toda la masa de nuestro Sol en una esfera de sólo 16 kilómetros de diámetro. La gravedad superficial sería 210.000.000.000 veces superior a la que tenemos en la Tierra.
En ciertas condiciones, la gravitación puede superar incluso la resistencia de la estructura neutrónica. En ese caso ya no hay nada que pueda oponerse al colapso. La estrella puede contraerse hasta un volumen cero y la gravedad superficial aumentar hacia el infinito.
¿Qué es un agujero blanco?
Agujero blanco es el término propuesto para definir una solución de las ecuaciones del campo gravitatorio de Einstein, cuya existencia se cree imposible, debido a las condiciones tan especiales que requiere.
Se trata de una región finita del espacio-tiempo, visible como objeto celeste con una intensidad tal que deforma el espacio pero que, a diferencia del agujero negro, deja escapar materia y energía en lugar de absorberla. De hecho ningún objeto puede permanecer en el interior de dicha región durante un tiempo infinito. Por ello se define un agujero blanco como el reverso temporal de un agujero negro: el agujero negro absorbe a su interior a la materia, en cambio el agujero blanco la expulsa.
¿Qué es un agujero de gusano?
En física un agujero de gusano, también conocido como puente de Einstein-Rosen y en malas traducciones “agujero de lombriz”, es una hipotética característica topológica del espacio-tiempo, descrita por las ecuaciones de la relatividad general, la cual es esencialmente un “atajo” a través del espacio y el tiempo. Un agujero de gusano tiene por lo menos dos extremos, conectados a una única “garganta”, pudiendo la materia “viajar” de un extremo a otro pasando a través de ésta.
El primer científico en teorizar la existencia de agujeros de gusanos fue Ludwig Flamm en 1916. En este sentido la hipótesis del agujero de gusano es una actualización de la decimonónica teoría de una cuarta dimensión espacial que suponía- por ejemplo-dado un cuerpo toroidal en el que se podían encontrar las tres dimensiones espaciales comúnmente perceptibles, una cuarta dimensión espacial que abreviara las distancias, y así los tiempos de viaje. Esta noción inicial fue plasmada más científicamente en 1921 por el matemático Hermann weyl en conexión con sus análisis de la masa en términos de la energía de un campo electronagnético.
En la actualidad la teoría de cuerdas admite la existencia de más de 3 dimensiones espaciales, pero las otras dimensiones espaciales estarían contractadas o compactadas a escalas subatómicas (según la teoría de Kaluza-Klein) por lo que parece muy difícil (diríase “imposible”) aprovechar tales dimensiones espaciales “extra” para viajes en el espacio y en el tiempo.
¿Cuál es el agujero negro más grande?
Científicos finlandeses descubrieron días a tras el agujero negro súpermasivo más grande del universo cuya masa es 18.000 millones de veces la del Sol y cuyo tamaño equivale al de la vía Láctea en su totalidad. Al lado de él hay un agujero negro de masa ligeramente menor. Los científicos, a través de la medición de la órbita de éste último, comprobaron la teoría de la relatividad de Einstein por medio del fenómeno de un fuerte campo gravitatorio.
El recién descubierto agujero negro, seis veces el agujero negro más grande registrado anteriormente por los científicos, dista de la tierra 3.500 millones de años-luz y se encuentra formado en el centro del quasar 0J287. El quásar es un cuerpo celeste sumamente brillante, el cual, tras entrar en forma espiral continua en un gran agujero negro, libera grandes cantidades de rayos radiales.
¿Se convertirá nuestro Sol en un agujero negro?
No. Las estrellas como el sol no son lo bastante masivas para convertirse en agujeros negros. Lo que sucederá, dentro de varios miles de millones de años, es que el Sol expulsará sus capas externas y su núcleo formará una enana blanca: una bola densa de carbono y oxígeno que ya no produce energía nuclear, pero que brilla debido a su alta temperatura. La masa de una enana blanca típica es más o menos como la del Sol, pero su tamaño es sólo el de la tierra, el cual es el uno por ciento del diámetro actual del Sol.
Algo muy importante:
Un agujero negro es el punto final de todo, de la estrella, de la materia, de la energía, de la gravedad y del tiempo mismo. Consumen cuanto se les acerque demasiado, planetas, estrellas, sistemas solares y hasta galaxias.
Su fuerza proviene de una de las fuerzas fundamentales de la naturaleza: la gravedad. Dan dolores de cabeza a los físicos por que rompen todas las reglas de la física, pero ahora se sabe que dominan la evolución del universo mismo.
A pesar de tener el poder más grande del Universo, los agujeros negros ayudan a construir galaxias, son parte vital de la gran maquinaria cósmica y hay astrónomos que piensan que pueden ser puertas de acceso a universos paralelos. Eran parte de la ciencia ficción, pero se sabe que son reales.
Su estudio puede ser la clave para comprender el nacimiento del universo y la formación de las galaxias. Son la frontera de la astronomía moderna.
Hay miles de millones de agujeros negros en el Universo y se les puede detectar con telescopios y satélites. En 2004 la NASA envió al espacio la sonda Swift con el fin de escrutar el Universo en busca de rayos gamma, pues los científicos descubrieron que cada vez que había una explosión de rayos gamma (una por día) nacía un agujero negro. Este descubrimiento estremeció las bases de la astronomía y actualmente se especula sobre una misión hacia un agujero negro.
