¿Qué es un agujero negro y cómo se forma?

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Photo credit: Science Photo Library - MARK GARLICK
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Más allá de los planetas y las estrellas que todos estudiamos en el colegio, nuestro universo está poblado por otros cuerpos más o menos complejos. Hay uno en concreto que suele generar fascinación y terror a partes iguales y cuya naturaleza se encuentra muy alejada de nuestra experiencia cotidiana: hablamos de los agujeros negros.

Un agujero negro es un objeto tan masivo que nada puede escapar a su intensa gravedad. La teoría predice que las estrellas de gran masa, cuando mueren, colapsan sobre sí mismas. Entonces, se crea un objeto que atraería hacia sí toda materia que se le acerque, como un gran aspirador cósmico. Lo extraño de esta experiencia es que ni siquiera la luz puede escapar de un agujero negro, y tampoco el tiempo. Nada existe allí dentro (singularidad) y nadie sabe qué hay más allá de su horizonte.

Photo credit: EHT
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En 2019, el Telescopio del Horizonte de Sucesos (EHT) obtuvo la primera fotografía de un agujero negro; esa fue la primera detección directa de su existencia. Entonces, ¿cómo es que llevamos décadas estudiándolos? Antes que a ellos por sí mismos, lo que hemos logrado percibir son sus efectos sobre la materia cercana.

Albert Einstein y las ondas gravitacionales

El conocimiento que tenemos sobre los agujeros negros se remonta más de cien años antes de su primera observación directa. La primera persona que teorizó sobre la existencia de estos objetos fue Albert Einstein en su Teoría de la Relatividad General (1916). El genio tuvo la intuición de que el universo está formado por una red espacio-temporal que se curva con la presencia de materia. A más masa, mayor perturbación gravitacional.

En 2015 los grandes observatorios LIGO y Virgo realizaron la primera detección de ondas gravitacionales, es decir, perturbaciones en el tejido espacio tiempo provocados por la colisión de dos objetos de gran tamaño, como son dos agujeros negros. Así, una onda gravitacional sería similar a las ondas que genera una piedra al lanzarse al agua, que viajan por el estanque hasta llegar a nosotros.

Photo credit: MARK GARLICK/SCIENCE PHOTO LIBRARY - Getty Images
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Esa fue la primera vez que comprobamos que Einstein tenía razón acerca de estas perturbaciones, y la ciencia no ha dejado de otorgarle la razón desde entonces. Hasta ahora, ya se ha producido más de una decena de detecciones.

Las contribuciones de Stephen Hawking sobre los agujeros negros

Stephen Hawking fue un importante físico teórico y una de las mentes más brillantes del siglo XX y parte del XXI, y tal vez el único capaz de medirse con un genio como Einstein.

Hawking trabajó en el campo de la relatividad general, particularmente en la física de los agujeros negros. En los años setenta, predijo la existencia de ‘miniagujeros negros’, objetos que contenían millones de toneladas de masa, pero que ocupaban el espacio de un protón. Durante esta prolífica década, Hawking calculó además que los agujeros negros, en realidad, no son negros del todo: emiten radiación, que fue nombrada en su honor como ‘radiación Hawking’.

Photo credit: MARK GARLICK/SCIENCE PHOTO LIBRARY - Getty Images
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Lo que este emblemático científico trató de lograr durante toda su vida fue unificar las leyes físicas de los grandes objetos del cosmos, como los agujeros negros, con las leyes que rigen las partículas más pequeñas del universo, la física cuántica. Encontrar la variable que uniese ambas, una teoría del todo, fue su obsesión. Nadie lo ha conseguido hasta ahora. Pero el trabajo de Hawking nos ayudó a comprender con más claridad cómo funcionan los enigmáticos objetos cósmicos que son los agujeros negros.

¿Cómo es por dentro un agujero negro?

Nadie lo sabe. Lo que sí conocemos de las características de un agujero negro es que posee el llamado horizonte de sucesos: es su borde, una zona de no retorno donde toda la materia que lo rodea está siendo engullida por él.

Photo credit: MARK GARLICK/SCIENCE PHOTO LIBRARY - Getty Images
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Si algún desafortunado mortal se encontrase por algún motivo en el horizonte de sucesos de un agujero negro, probablemente notaría cómo el tiempo se va ralentizando. Normalmente, tardarías demasiado en caer dentro del agujero negro, con lo que podrías vivir varias vidas antes de hacerlo. Pero, si vivieras el tiempo suficiente, notarías cómo la gravedad ‘se curva’, siendo más potente en la cabeza que en los pies, con lo cual te estirarías como un chicle en un proceso llamado ‘espaguetización’. Muy agradable, ¿verdad? Ni que decir tiene que no vivirías para contarlo.

Y, aunque así fuera, no podrías volver. Nadie sabe lo que hay después del horizonte de sucesos. La perturbación gravitacional en el tejido espacio-tiempo es tan grande que traspasa la realidad tal y como la conocemos. Ni siquiera el tiempo podría existir, algo que es difícil de imaginar.

En el marco de las teorías especulativas, hay quien piensa que los agujeros negros son un punto de acceso a otras realidades, universos paralelos. También se teoriza con la existencia de agujeros blancos, que dejarían escapar materia en lugar de absorberla. Eso significaría que serían el inverso temporal de un agujero negro, que podrían estar conectados entre sí o que la materia que expulsan provendría, a su vez, de otro universo paralelo. Esto tiene sentido sobre el papel, pero los científicos no están seguros de que un objeto como este pueda existir.

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