Caer en un agujero negro es fácilmente la peor forma de morir.
Halloween es un momento para ser perseguido por fantasmas, duendes y demonios, pero nada en el universo da más miedo que un agujero negro.
Los agujeros negros, regiones en el espacio donde la gravedad es tan fuerte que nada puede escapar, son un tema candente en las noticias en estos días. Mitad de 2020 Premio Nobel de Física fue otorgado a Roger Penrose por su trabajo matemático que demuestra que los agujeros negros son una consecuencia ineludible de la teoría de la gravedad de Einstein. Andrea Ghez y Reinhard Genzel compartieron la otra mitad por demostrar que un agujero negro masivo se encuentra en el centro de nuestra galaxia.
Los agujeros negros dan miedo por tres razones. Si caes en un agujero negro que quedó cuando murió una estrella, serías triturado. Además, los enormes agujeros negros que se ven en el centro de todas las galaxias tienen un apetito insaciable. Y los agujeros negros son lugares donde se anulan las leyes de la física.
Llevo más de 30 años estudiando los agujeros negros. En particular, Me he centrado en los agujeros negros supermasivos que acechan en el centro de las galaxias. La mayor parte del tiempo están inactivos, pero cuando están activos y comen estrellas y gas, la región cercana al agujero negro puede eclipsar a toda la galaxia que los alberga. Las galaxias donde los agujeros negros están activos se llaman quasares. Con todo lo que hemos aprendido sobre los agujeros negros en las últimas décadas, todavía hay muchos misterios por resolver.
Muerte por agujero negro
Se espera que se formen agujeros negros cuando muere una estrella masiva. Después de que se agota el combustible nuclear de la estrella, su núcleo colapsa al estado de materia más denso imaginable, cien veces más denso que un núcleo atómico. Eso es tan denso que los protones, neutrones y electrones ya no son partículas discretas. Dado que los agujeros negros son oscuros, se encuentran cuando orbitan una estrella normal. Las propiedades de la estrella normal permiten a los astrónomos inferir las propiedades de su compañero oscuro, un agujero negro.
El primer agujero negro que se confirmó fue Cygnus X-1, la fuente de rayos X más brillante de la constelación de Cygnus. Desde entonces, se han descubierto unos 50 agujeros negros en sistemas en los que una estrella normal orbita alrededor de un agujero negro. Son los ejemplos más cercanos de aproximadamente 10 millones que se espera que se dispersen por la Vía Láctea.
Los agujeros negros son tumbas de materia; nada se les escapa, ni siquiera la luz. El el destino de cualquiera que caiga en un agujero negro sería una dolorosa "espaguetización", una idea popularizada por Stephen Hawking en su libro "Una breve historia del tiempo.” En la espaguetificación, la intensa gravedad del agujero negro te separaría, separando tus huesos, músculos, tendones e incluso moléculas. Como describió el poeta Dante las palabras sobre las puertas del infierno en su poema La Divina Comedia: Abandonad la esperanza, todos los que entráis aquí.
Una bestia hambrienta en cada galaxia
En los últimos 30 años, las observaciones con el telescopio espacial Hubble han demostrado que todas las galaxias tienen agujeros negros en sus centros. Las galaxias más grandes tienen agujeros negros más grandes.
La naturaleza sabe cómo hacer agujeros negros en una asombrosa variedad de masas, desde cadáveres de estrellas unas pocas veces la masa del Sol hasta monstruos decenas de miles de millones de veces más masivos. Esa es como la diferencia entre una manzana y la Gran Pirámide de Giza.
Apenas el año pasado, los astrónomos publicaron la primera imagen de un agujero negro y su horizonte de eventos, una bestia de 7 mil millones de masa solar en el centro de la galaxia elíptica M87.
Es más de mil veces más grande que el agujero negro de nuestra galaxia, cuyos descubridores obtuvieron el Premio Nobel de este año. Estos agujeros negros son oscuros la mayor parte del tiempo, pero cuando su gravedad atrae a las estrellas y el gas cercanos, estallan en una actividad intensa y expulsan una gran cantidad de radiación. Los agujeros negros masivos son peligrosos de dos maneras. Si te acercas demasiado, la enorme gravedad te absorberá. Y si están en su fase activa de cuásar, serás atacado por una radiación de alta energía.
¿Qué tan brillante es un cuásar? Imagínese flotando sobre una gran ciudad como Los Ángeles por la noche. Los aproximadamente 100 millones de luces de automóviles, casas y calles de la ciudad corresponden a las estrellas de una galaxia. En esta analogía, el agujero negro en su estado activo es como una fuente de luz de 1 pulgada de diámetro en el centro de Los Ángeles que eclipsa a la ciudad por un factor de cientos o miles. Los cuásares son los objetos más brillantes del universo.
Los agujeros negros supermasivos son extraños
El El agujero negro más grande descubierto hasta ahora pesa 40 mil millones de veces la masa del Sol, o 20 veces el tamaño del sistema solar. Mientras que los planetas exteriores de nuestro sistema solar orbitan una vez cada 250 años, este objeto mucho más masivo gira una vez cada tres meses. Su borde exterior se mueve a la mitad de la velocidad de la luz. Como todos los agujeros negros, los más grandes están protegidos de la vista por un horizonte de sucesos. En sus centros se encuentra una singularidad, un punto en el espacio donde la densidad es infinita. No podemos entender el interior de un agujero negro porque las leyes de la física se rompen. El tiempo se congela en el horizonte de eventos y la gravedad se vuelve infinita en la singularidad.
La buena noticia sobre los agujeros negros masivos es que podrías sobrevivir si caes en uno. Aunque su gravedad es más fuerte, la fuerza de estiramiento es más débil de lo que sería con un pequeño agujero negro y no te mataría. La mala noticia es que el horizonte de sucesos marca el borde del abismo. Nada puede escapar desde el interior del horizonte de eventos, por lo que no podría escapar ni informar sobre su experiencia.
Según Stephen Hawking, los agujeros negros son evaporándose lentamente. En el futuro lejano del universo, mucho después de que todas las estrellas hayan muerto y las galaxias hayan sido arrancadas de la vista por la expansión cósmica acelerada, los agujeros negros serán los últimos objetos sobrevivientes.
Los agujeros negros más masivos tomarán un número inimaginable de años para evaporarse, estimado en 10 a la potencia 100, o 10 con 100 ceros después. Los objetos más aterradores del universo son casi eternos.
Escrito por Chris Impey, Profesor Distinguido de Astronomía de la Universidad, Universidad de Arizona
publicada originalmente en La conversación.
