¿Cuántos agujeros negros hay en nuestra Galaxia?

Esta es una pregunta que me hicieron recientemente y cuya respuesta breve quizá sorprenda al lector: muchos, muchísimos, probablemente cientos de millones. Tanto bombo y platillo y ahora resulta que estos enigmáticos objetos son extraordinariamente abundantes. Vayamos con una respuesta más elaborada para aclarar el asunto.

Para empezar, los agujeros negros no solo son abundantes, sino que se podrían catalogar bajo un cierto prisma como simples, ya que podemos definirlos sencillamente por su masa y su rotación. De este modo, si estos dos parámetros son iguales, dos agujeros negros son indistinguibles. Esto hace que para clasificarlos no tengamos muchas opciones, de ahí que utilicemos la masa, ya que medirla es razonablemente factible y en muchos aspectos es el parámetro más relevante.

Tenemos agujeros negros de masa estelar, de unas diez veces la masa de nuestro Sol, y agujeros negros supermasivos, de entre millones y miles de millones de masas solares en los centros de las galaxias. A los que están a mitad de camino, en un rango que está todavía muy inexplorado, los llamamos de “masa intermedia” (sí, los nombres son francamente mejorables). Dado que solo tenemos un agujero negro supermasivo en la Vía Láctea, Sagitario-A*, el número total que comentaba antes responde a los de masa estelar. Y tiene sentido.

Las estrellas más masivas son las más luminosas y envejecen rápido quemando todo lo quemable. Su núcleo pasa de estar compuesto por hidrógeno a ser una gran bola de hierro. En estrellas más ligeras, como el Sol, el proceso se detiene a mitad de camino formado una enana blanca, que son esferas ultracompactas del tamaño de la Tierra y ricas en materiales como carbono y oxígeno. Sin embargo, en estrellas varias veces más masivas el proceso se completa y la película acaba en una explosión que llamamos supernova. Esta es consecuencia del colapso de la estrella, que al agotar todo el combustible no aguanta su propia gravedad.

El proceso solo se frena en lo que llamamos estrella de neutrones, cuyo radio ronda la docena de kilómetros. Ahí todo está tan apretado que ya no hay elementos químicos reconocibles, si no una especie de “sopa” de neutrones, resultado de fusionar los electrones y protones que antes del derrumbe formaban la materia convencional que componía la estrella. Pero hay más. En estrellas todavía más masivas, de decenas de veces la masa del Sol, el colapso sigue indefinidamente más allá de un punto de no retorno a la materia conocida. La concentración de tanta masa en tan poco espacio es tal que ni la luz puede escapar a su gravedad, es decir, la definición de agujero negro. Estos son por tanto invisibles, al menos de un modo directo.

Nuestra Galaxia está llena de estrellas que nacen, evolucionan y mueren dejando, generación tras generación, un cementerio inmenso de enanas blancas, estrellas de neutrones y agujero negros. Los cálculos teóricos nos dicen que de estos últimos se han creado unos cien millones, pero esperamos diez veces más estrellas de neutrones, mientras que podría haber entre cien y mil enanas blancas por agujero negro. De esos cien millones de agujeros negros conocemos la localización de unos setenta (70, sin más ceros), quizás ni una millonésima parte de la población. Estos siguen siendo “invisibles”, pero se han delatado a sí mismos al absorber el material de un estrella cercana, lo que conocemos como una binaria de rayos-X.

Este proceso conlleva la emisión de ingentes cantidades de luz muy energética durante breves periodos de tiempo que llamamos erupciones. Estos eventos no solo revelan su posición, sino que nos permiten estudiar procesos físicos que de ninguna manera podemos reproducir en laboratorios terrestres. De ahí que los setenta descubiertos hasta la fecha sean muy valiosos y que en el IAC tengamos un grupo dedicado a su estudio, además de mantener un catálogo actualizado de ellos (como se ve en la figura).

Uno de los muchos retos en los que estamos trabajando es incrementar este censo de manera mucho más rápida que el par (no canario) de objetos que descubrimos actualmente cada año. La buena noticia es que creemos que hay más de mil agujeros negros por descubrir en binarias de rayos-X galácticas, lo cual nos permitiría añadir algún cero al censo. Pero de eso tocará hablar otro día, por el momento seguiremos sacándole el jugo a los setenta que ya conocemos.  

"Sección coordinada por Adriana de Lorenzo-Cáceres Rodríguez"