Agujeros Negros

   Mi colega J.A. me alertó sobre la reciente publicación en algunos diarios digitales de varias noticias –bastante llamativas- sobre agujeros negros. Al parecer estamos rodeados –sitiados más bien- por un número indeterminado de ellos, que podría ascender a dos mil, los cuales se encontrarían estratégicamente situados a lo largo del perímetro de nuestra galáctica patria, la Vía Láctea. Según Raskhov y Madaul, de la UCSC (California), durante el proceso de formación de galaxias se habrían producido numerosas colisiones entre ellas que habrían podido provocar perturbaciones gravitacionales de tal magnitud que habrían arrancado a los jóvenes agujeros negros de su ubicación cercana al centro de la galaxia, despidiéndolos hacia el exterior de la misma. Pero esto no es más que una conjetura apoyada en una simulación informática.

  Más interesante me parece otra noticia según la cual, científicos de otra universidad californiana –Santa Bárbara- han detectado un agujero negro que, al contrario de lo que hasta ahora se creía, es capaz de expulsar materia, en lugar de únicamente absorberla.

   La reseña viene acompañada de una espectacular imagen artística, que reproducimos, para ilustar lo que sería una nueva perspectiva sobre esta curiosa especie de la fauna cósmica.
 

Entorno de un agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia NGC 3783. Crédito: ESO/M. Kornmesser.

  Según lo comentado anteriormente, los agujeros negros parecen ser algo habitual y frecuente en el Universo; cada galaxia estaría dotada de un buen número de ellos y existirían desde el principio de los tiempos. Pero realmente, ¿qué sabemos de los agujeros negros?

La vida de una estrella

  Una estrella mediana como nuestro sol pasa, a lo largo de su existencia, por diversas etapas y avatares, como cualquier hijo de vecino. Tras un convulso nacimiento en el que la agregación de materia provista por las nebulosas de polvo y gas –criaderos de estrellas- adquiere una consistencia que compensa gravitación y escape –equilibrio hidrostático- generando una esfera de plasma y provocando la ignición de las reacciones termonucleares, la querida enana amarilla empieza a arder consumiendo su combustible interno y dando lugar a uno de los más bellos milagros del cosmos: la autogeneración de energía (luz, calor y otras radiaciones). Pero tras unos diez mil millones de años, el combustible nuclear quedará casi agotado: todo el hidrógeno se ha convertido en helio por el proceso de fusión nuclear y una serie de cambios se producen en el corazón de la estrella. Aún le queda otra etapa, pues su fuerte organismo consigue reconvertirse para procesar el helio y otros elementos más pesados generados en etapas anteriores. La estrella se expande transformándose en una gigante roja, aumenta cientos de veces su tamaño, barre las eventuales órbitas de planetas cercanos e inicia una nueva vida. Pero todo termina y al cabo de unos cuantos eones más también este combustible alternativo se agota. Se produce un fenómeno por el que la materia de las distintas capas que forman el cuerpo estelar empiezan a disgregarse y escapar hacia el espacio: quedará un pequeño núcleo supercaliente y una enorme nube de gases a su aldedor. Se convertirá en lo que se conoce como una nebulosa planetaria. Los vientos cósmicos, las mareas gravitacionales, los choques de partículas provocados por las radiaciones que viajan por el Universo, barrerán esta corola estelar, dejando un pequeño y desnudo núcleo, aún caliente, que no es más que el cadáver de la estrella: una enana blanca.

Nebulosa planetaria

¿Hay vida después de la muerte…estelar?

  Algunas teorías predicen que el fin real de las estrellas de tipo mediano, tras su larguísima agonía como enanas blancas – que emiten energía residual, pero que ya son incapaces de producirla- sería la conversión en enanas negras, lo que podríamos describir, bastante acertadamente, como estrellas apagadas, astros inertes, fríos y muertos. Pero al parecer este proceso tardaría tanto , que a día de hoy no ha habido tiempo suficiente en la edad del Universo para que se produzca este fenómeno.

  Otra posibilidad evolutiva, que también afectaría a otras ramas de la familia estelar –las supergigantes rojas y azules-, una vez consumido el combustible estelar, es el colapso (o derrumbamiento, según una de las acepciones del término inglés collapse) de la estrella. Si la masa inicial de la estrella es lo suficientemente grande, puede ocurrir que la fuerza de atracción gravitatoria ejercida sobre sí misma, una vez perdido el equilibrio hidrostático, sea tan grande que el astro siga comprimiéndose restando espacio vacío entre los átomos que forman su estructura. Las fuerzas de atracción y repulsión entre los ultracomprimidos núcleos atómicos y electrones, podrían generar una explosión o supernova, cuyo resultado sería una estrella de neutrones. Detectadas por su fuerte emisión de neutrinos, aquellas resultarían un cuerpo estelar muy compacto, pequeño pero de gran masa, cuyo comportamiento tendería a mantener el proceso de contracción. Si imaginamos una estrella varias veces más grande que nuestro sol, reducida por ese proceso de compresión gravitatoria a un tamaño de pocos kilómetros de diámetro, comprenderemos que las condiciones en la región del espacio que ocupa serían totalmente distintas a la situación en el entorno del resto de cuerpos celestes.

Horizonte de sucesos (Event Horizon)

  Según el modelo teórico de los científicos que describieron matemáticamente este proceso a mediados del siglo XX, como Hawking y Penrose, un agujero negro sería el producto final de la evolución de estrellas con suficiente masa (límite de Chandrasekhar) para autocolapsarse y crear una singularidad con un campo gravitatorio de tal magnitud que nada podría escapar a su atracción, ni siquiera la luz, puesto que la velocidad de escape para ese cuerpo sería superior a los 300.000 km/seg.

Según estos parámetros los agujeros negros serían, por tanto, inobservables, ya que absorberían toda onda lumínica en su entorno. Sin embargo, posteriormente se descubrió que los agujeros negros suelen estar rodeados por una zona de acreción, visible como un remolino alrededor  del horizonte de sucesos. Intuitivamente podríamos imaginarlo como el agua que se agolpa alrededor de un  desagüe, esperando a ser tragada por este.

El horizonte de sucesos es, pues, el límite a partir del cual ya no hay retorno posible: cualquier partícula que alcance esta frontera ya no podrá escapar al poderoso influjo  gravitatorio de nuestro insaciable protagonista.

El cine de Ciencia Ficción ha usado el tema de los agujeros negros en filmes com "El abismo negro" y "Horizonte final"

Escapando del agujero (o viajando a través de él).

  Sin embargo, como podemos leer en una de las noticias que citamos al inicio de este artículo, se ha comprobado que la materia realmente escapa o es expulsada del agujero negro. ¿Cómo es esto posible? El genial Stephen Hawking ya predijo la posibilidad de la subversión de la entropía en el interior de los agujeros negros, un lugar donde quizá, dadas sus especiales características, no se cumplan algunas de las leyes de la Naturaleza. Sin entrar en sesudas disquisiciones sobre procesos físicos que nos podrían llevar al jardín de la metafísica, donde es fácil perderse, podemos imaginar, por un momento, que realmente el agujero negro es un astro y que probablemente no tenga una masa infinita, por lo cual es fácil creer que, llegado a cierto punto, se llenaría y tendría que expulsar la matería sobrante. ¿Sería por tanto posible calcular la capacidad de absorción de un agujero negro? Probablemente no. De hecho, algunos de los miembros más eminentes de esta familia son, según modernas hipótesis, los superagujeros negros que se encuentran en el centro de cada galaxia, a modo de sumidero cósmico. A veces pienso que una galaxia se parece mucho a un huracán, girando parsimoniosamente alrededor de su ciego ojo. Dicen que en el ojo del huracán existe una sorprendente quietud. También dicen que la Naturaleza suele copiar sus diseños…

  Pero otra posibilidad es más sugerente. Avanzada por la SF y descrita por los astrofísicos más atrevidos, según esta, los agujeros negros serían los extremos de túneles que comunicarían diversos lugares del espacio muy distantes entre sí. Los wormholes (agujeros de gusano) podrían ser una explicación para ese afán devorador de los agujeros negros. Serían entonces pozos sin fondo que atraerían y devorarían interminablemente la materia, sumideros por el que galaxias enteras serían tragadas al final de los tiempos. Pero ¿a dónde iría todo eso? ¡Ah! ¡Saldría por el otro extremo!

Entonces es posible que recibamos envíos de otros lugares del Universo, es posible incluso que entre esa nube de matería que vemos siendo expulsada por el agujero negro de la ilustración, se haya colado algún inesperado viajero de los confines del cosmos. Es posible, pues, que alguna avanzada civilización pueda descubrir la forma de llegar al agujero y pasando a través de él, viajar a otros puntos del vasto Cosmos. Quién sabe. Quizá lo hagamos algún día.

Ya se habló de esto en un viejo relato publicado en este blog