Agujeros negros

Una idea de 1783

Ya en 1783 el clérigo inglés John Michell imaginó "estrellas oscuras" tan masivas que la luz no podría escapar de ellas. Pero la teoría moderna nace con la relatividad general de Albert Einstein (1915), según la cual la masa curva el espacio-tiempo. Apenas meses después, en 1916, Karl Schwarzschild, mientras servía en el frente ruso de la Primera Guerra Mundial, encontró una solución de las ecuaciones que describía una región de la que nada podía salir. El término black hole se popularizó en 1967 de la mano del físico John Wheeler.

Anatomía de lo invisible

El límite de un agujero negro es el horizonte de sucesos: una vez cruzado, ni siquiera la luz puede volver. Su tamaño depende de la masa: para un agujero con la masa del Sol, el horizonte tendría un radio de unos 3 km; si la Tierra se comprimiera hasta volverse uno, mediría menos de 2 cm. Según la relatividad, en el centro hay una singularidad, un punto de densidad infinita donde la teoría deja de funcionar. Cerca del horizonte el tiempo transcurre más despacio para un observador lejano, y un objeto que cae se estira como un fideo por la diferencia de gravedad entre sus extremos, un efecto llamado espaguetización.

Cómo nacen

• Estelares: se forman cuando una estrella de muchas masas solares agota su combustible y su núcleo colapsa, normalmente en una supernova. Tienen de unas pocas a decenas de masas solares. El primer candidato firme fue Cygnus X-1, identificado a comienzos de los años setenta.
• Supermasivos: con millones o miles de millones de masas solares, ocupan el centro de casi todas las grandes galaxias. Su origen temprano es uno de los grandes misterios que estudia el telescopio James Webb.

Fotografiados y escuchados

El 14 de septiembre de 2015, los detectores LIGO en Estados Unidos registraron por primera vez ondas gravitacionales: ondulaciones del espacio-tiempo producidas por la fusión de dos agujeros negros de unas 36 y 29 masas solares, ocurrida a unos 1.300 millones de años luz. Fue la confirmación de otra predicción de Einstein y valió el Nobel de Física 2017 a Rainer Weiss, Barry Barish y Kip Thorne.

El 10 de abril de 2019 el Event Horizon Telescope, una red de radiotelescopios del tamaño del planeta, presentó la primera imagen de un agujero negro: el de la galaxia M87, de unos 6.500 millones de masas solares, a 55 millones de años luz. Se ve como un anillo de gas brillante alrededor de una sombra oscura. En mayo de 2022 llegó la imagen de Sagitario A*, el agujero de nuestra galaxia, con unos 4 millones de masas solares, a unos 27.000 años luz.

Dato curioso: en 1974 Stephen Hawking demostró, combinando relatividad y mecánica cuántica, que los agujeros negros no son del todo negros: emiten una débil radiación y, en tiempos inimaginablemente largos, podrían evaporarse por completo.

Premios y preguntas abiertas

El Nobel de Física 2020 premió a Roger Penrose, por demostrar que la formación de agujeros negros es una consecuencia robusta de la relatividad, y a Reinhard Genzel y Andrea Ghez, que siguieron durante décadas las órbitas de estrellas alrededor del centro galáctico y probaron la existencia de Sagitario A*. Aun así, qué ocurre realmente en la singularidad y qué pasa con la información que cae en un agujero negro siguen siendo preguntas sin respuesta en la frontera entre la relatividad y la física cuántica.