13 de enero de 2020
13.01.2020

El zoo de los agujeros negros

Mucho hemos hablado de los agujeros negros en Gaveta de Astrofísica. Esas misteriosas regiones del espacio donde la densidad de masa es tan alta que ni la luz puede escapar de su portentosa gravedad.

12.01.2020 | 19:56
El zoo de los agujeros negros

Mucho hemos hablado de los agujeros negros en Gaveta de Astrofísica. Esas misteriosas regiones del espacio donde la densidad de masa es tan alta que ni la luz puede escapar de su portentosa gravedad. Los agujeros negros son una predicción de la teoría de la relatividad general de Einstein y hasta hace muy poco lo que teníamos era una serie de medidas indirectas de su presencia, o más bien del efecto que producen en su entorno. Un ejemplo de ello es Sagitario A*, un objeto que emite fuertemente en ondas de radio y que está situado en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Sagitario A* es un fuerte candidato a agujero negro supermasivo, ya que hace falta un objeto de unas cuatro millones de veces la masa del Sol en el centro galáctico para explicar las peculiares órbitas o movimientos de varias estrellas que están muy cercanas a él.

Tras años de observaciones astronómicas y procesado de datos, el pasado 10 de abril pudimos contemplar por primera vez la imagen de un agujero negro. Más concretamente, de la sombra del agujero negro sobre el disco de material que lo rodea. El protagonista de esta imagen que nuestros hijos estudiarán en sus libros de texto, así como el que debe existir en el centro de la Vía Láctea, es un agujero negro de los que llamamos supermasivos, en este caso de seis mil millones de veces la masa del Sol. Se encuentra en el centro de la galaxia elíptica M87, también muchísimo más masiva que nuestra Vía Láctea, que es una galaxia de tipo espiral. La diferencia de masa entre los agujeros negros de una y otra vendría dada precisamente por los diferentes caminos evolutivos que han seguido las dos galaxias. Las galaxias espirales son relativamente jóvenes, están aún formando estrellas activamente y en ellas la estructura que domina es el disco galáctico. Las galaxias elípticas como M87 son galaxias mucho más viejas y masivas, apenas forman estrellas y son esferoides generalmente sin rasgos distintivos salvo, en ocasiones, bandas de polvo. Estas galaxias elípticas se han hecho tan grandes y pesadas a través de fusiones con otras galaxias más pequeñas que a lo largo de cientos o miles de millones de años se han ido cruzando en su camino. Esas pequeñas galaxias suicidas han ido aportando cada vez más gas a la galaxia caníbal, que poco a poco se va transformando para dar lugar a una galaxia elíptica gigante como es M87. A medida que la galaxia crece, el agujero negro que tiene en su centro lo hace también, ya que dispone de más material con el que alimentarse, y por eso las galaxias masivas tienen agujeros negros acordes con su talla.

El otro extremo del zoo de agujeros negros son los llamados estelares, que en lugar de tener desde cientos de miles a miles de millones de veces la masa del Sol (105-109 MSOL) tienen "solo" entre unas 5 y 80 veces la masa de nuestra estrella. Estos agujeros negros estelares se forman o bien por el colapso de una estrella masiva al morir o por la fusión de dos estrellas de neutrones. Esto último lo sabemos gracias al observatorio de ondas gravitacionales LIGO que hizo pública la primera detección de ondas gravitacionales el 11 de febrero de 2016, confirmándose así otra de las predicciones de la teoría de Einstein, que está de enhorabuena esta década. Las ondas gravitacionales son distorsiones en el espacio-tiempo que se producen cuando tienen lugar fenómenos cósmicos catastróficos como el choque entre dos agujeros negros, entre dos estrellas de neutrones o explosiones de supernovas.

Como hay una diferencia abismal entre las masas de los agujeros negros estelares y los supermasivos, los astrofísicos pensamos que tiene que existir un tipo de agujeros negros intermedios, llamados precisamente así. Estos agujeros negros tendrían masas de entre cientos y miles de veces la masa del Sol (102-105 MSOL) y se formarían a partir de fusiones entre agujeros negros estelares. A su vez, estos agujeros negros intermedios también podrían fusionarse entre sí para dar lugar a los supermasivos y de ahí su importancia para entender cómo se han llegado a formar agujeros negros como el de M87 o la Vía Láctea. Hasta la fecha tenemos algunos objetos candidatos a pertenecer a la categoría de agujeros negros intermedios, pero ninguno ha sido confirmado. Los observatorios de ondas gravitacionales Advanced LIGO y Virgo buscan detectarlos, pero por ahora solo han podido concluir que, de existir, las colisiones entre ellos son menos frecuentes de lo que se estimaba.

Esta ha sido sin duda una década gloriosa para el estudio de los agujeros negros y todo gracias a colaboraciones internacionales que involucran a cientos de investigadores trabajando en distintas partes del mundo como son LIGO, Virgo o el Event Horizon Telescope. Gracias a todos ellos hemos sido capaces de llevar la tecnología al límite para seguir avanzando en el conocimiento del Universo y seguro que lo mejor está aún por llegar.

Cristina Ramos Almeida es una astrofísica palmera experta en núcleos activos de galaxias. Estudió la licenciatura en Física y el doctorado en Astrofísica en la Universidad de La Laguna, tras lo cual disfrutó de una estancia postdoctoral en la Universidad de  Sheffield, Reino Unido. Regresó a Tenerife con una beca postdoctoral del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y una beca Marie Curie de la Unión Europea. Hoy en día continúa su actividad investigadora en el IAC con un contrato Ramón y Cajal y es investigadora principal de uno de los grupos de investigación del centro.


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