¿Qué son los agujeros negros?

Rubén, 13 junio 2022
La imagen de portada es la primera fotografía real de un agujero negro.

El universo que habitamos está lleno de misterio. Quizá no haya nada más misterioso e intrigante que los agujeros negros. Los agujeros negros se encuentran en el límite del conocimiento humano, al borde de lo conocido y lo desconocido. Cualquier debate sobre los agujeros negros debe comenzar con una simple pregunta, ¿qué son los agujeros negros?

¿Qué es un agujero negro?

La definición científica de un agujero negro es bastante sencilla. Básicamente, un agujero negro es cualquier objeto con una atracción gravitatoria tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar de él. En teoría, cualquier objeto con masa puede convertirse en un agujero negro si se vuelve lo suficientemente denso. Si la Tierra se redujera a sólo un par de centímetros de diámetro, la densidad sería tan alta que la Tierra se convertiría en un agujero negro.

La distancia a la que un objeto se vuelve lo suficientemente denso como para convertirse en un agujero negro se denomina radio de Schwarzschild. El radio de Schwarzschild depende de la masa de un objeto. Por ejemplo, como Júpiter es mucho más grande que la Tierra, tiene un radio de Schwarzschild mayor.

¿Cómo se forman los agujeros negros?

Nada en este universo es eterno. Incluso las propias estrellas acaban por llegar a su fin. La forma en que una estrella deja de existir depende de su masa. Y son las estrellas más grandes del universo, las que con su muerte forman los agujeros negros.

Todas las estrellas, independientemente de su masa, están compuestas principalmente por los elementos hidrógeno y helio. Todas las estrellas se alimentan de un proceso llamado fusión nuclear, en el que las temperaturas y presiones extremas del núcleo de la estrella hacen que los átomos de hidrógeno se fusionen para formar átomos de helio. Aunque las estrellas contienen una gran cantidad de hidrógeno, se trata de una cantidad finita.

Mientras una estrella fusiona activamente el hidrógeno en su núcleo, genera una enorme cantidad de energía que contrarresta la propia gravedad de la estrella, permitiendo que ésta exista en un estado de equilibrio. Cuando la estrella empieza a quedarse sin hidrógeno, el estado de equilibrio se rompe y la estrella empieza a colapsar bajo su propia gravedad.

La estrella se encoge y su presión aumenta drásticamente. Finalmente, la distancia entre los átomos individuales se hace cada vez más pequeña hasta que prácticamente no hay espacio entre ellos. La estrella alcanza finalmente su radio de Schwarzschild y se convierte en un agujero negro.

Los agujeros negros pueden variar en tamaño y masa. Los agujeros negros de menor masa que se forman directamente a partir de las estrellas se denominan agujeros negros estelares, y su tamaño puede variar desde unas pocas veces más masivo que nuestro Sol hasta muchos miles de veces más masivo.

Los objetos individuales más grandes del universo son los agujeros negros supermasivos, y son realmente los gigantes del cosmos. Los agujeros negros supermasivos pueden tener desde un millón de veces la masa del Sol hasta más de mil millones de veces más que éste.

Sin embargo, a pesar de algunas diferencias físicas entre ellos, todos los agujeros negros tienen algo en común: una región llamada horizonte de sucesos. Todos los agujeros negros del universo están rodeados por un límite llamado horizonte de sucesos. El horizonte de sucesos es la región en la que la fuerza de la gravedad se hace tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar.

Más allá del horizonte de sucesos hay una región del espacio que es la definición misma de lo desconocido. Dado que la luz no puede escapar, no hay absolutamente ninguna manera de saber lo que ocurre más allá del horizonte de sucesos. Los sucesos que ocurren dentro del horizonte no tienen forma de interactuar con los sucesos que ocurren fuera. Si los científicos quieren descubrir alguna vez lo que ocurre dentro de un horizonte de sucesos, tendrán que encontrar formas de determinar indirectamente lo que ocurre.

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