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Qué es un agujero negro (¿y podría la Tierra caer en uno?)

Agujero negro

Derechos de autor de la imagenEHT COLLABORATION
Image captionLa primera foto de un agujero negro. "Lo que vemos en la imagen es más grande que todo nuestro Sistema Solar", señaló Heino Falcke.

Un equipo internacional de astrónomos obtuvo la primera fotografía de un agujero negro.
Se trata de un agujero negro supermasivo en el corazón de una galaxia distante.
El pozo gravitacional tiene un diámetro de 40.000 millones de km, tres millones de veces más que el diámetro de la Tierra, y ha sido descrito por los científicos como "un monstruo".
El agujero negro se encuentra a 500 trillones de km de nuestro planeta y fue fotografiado por un proyecto internacional que combinó el poder de ocho radiotelescopios alrededor del mundo.
El nombre de la iniciativa es Telescopio del Horizonte de Sucesos, Event Horizon Telescope o EHT por sus siglas en inglés, una colaboración en la que participan cerca de 200 científicos.
El EHT buscaba fotografiar la silueta circular opaca que un agujero negro proyecta sobre un fondo más brillante.
El borde de esa sombra es el llamado horizonte de sucesos, el punto de no retorno más allá del cual la gravedad es tan extrema que incluso la luz no puede escapar.
El profesor Heino Falcke, de la Universidad Radboud en Holanda, quien propuso originalmente el experimento, dijo a la BBC que el agujero negro se encuentra en el corazón de la galaxia M87 en la constelación de Virgo.

Galaxia M87Derechos de autor de la imagenDR JEAN LORRE/SCIENCE PHOTO LIBRARY
Image captionLos astrónomos sospechaban que había un agujero supermasivo en la galaxia M87 debido a imágenes como ésta. El centro oscuro no muestra un agujero negro sino una densidad alta de estrellas en rápido movimiento.

"Lo que vemos en la imagen es más grande que todo nuestro Sistema Solar", afirmó Falcke.
"Tiene una masa que equivale a 6.500 millones de veces la masa del Sol. Y creemos que es uno de los agujeros negros más pesados que existen".
"Es un absoluto monstruo, el campeón de peso pesado de los agujeros negros del Universo".
La imagen del agujero negro muestra un "anillo de fuego" intensamente brillante, según explicó Falcke.
El anillo rodea un agujero oscuro perfectamente circular. La parte brillante de la foto corresponde a gases supercalentados que están cayendo en el agujero negro.
Esa luz es más brillante que la de todos los miles de millones de otras estrellas de la galaxia combinadas, y por eso es posible captarla desde la Tierra.
El círculo es el punto en el que la luz ingresa al agujero negro, que es un objeto con una atracción gravitacional tan potente que ni siquiera la luz puede escapar de él.


Telescopio de Horizonte de Sucesos (EHT)
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Qué es un agujero negro
  • Es una región del espacio de cuya atracción gravitacional nada, ni siquiera la luz, puede escapar
  • A pesar de su nombre, los agujeros negros no están vacíos sino que consisten en enormes cantidades de materia concentrada tan densamente en un área pequeña que nada puede escapar de su campo gravitacional
  • Hay un umbral alrededor del agujero negro llamado horizonte de sucesos. Es el punto de no retorno, más allá del cual es imposible escapar de los efectos gravitacionales del agujero negro.

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La imagen coincide con lo imaginado tanto por físicos teóricos como por directores de cine de Hollywood, de acuerdo a Ziri Younsi, investigador de University College London, quien es parte del proyecto EHT.
"Si bien son objetos relativamente simples, los agujeros negros plantean algunos de los interrogantes más complejos sobre la naturaleza del espacio, del tiempo, y por último, de nuestra existencia".
"Es extraordinario que la imagen que observamos sea tan similar a la que predecían nuestros cálculos teóricos. Así que según parece, un vez más Einstein tenía razón".
Tener la primera fotografía real de un agujero negro permitirá a los investigadores aprender más sobre estos objetos misteriosos.
Nadie sabe con certeza cómo se forma el anillo brillante. Y algo aún más intrigante es qué sucede cuando un objeto entra al agujero negro.

Telescopio ALMA en ChileDerechos de autor de la imagenAFP
Image captionALMA, la red de radiotelescopios de Atacama, Chile, participó en la iniciativa.

El profesor Falcke tuvo la idea de combinar telescopios para obtener una imagen de un agujero negro cuando era estudiante de doctorado en 1993.
En esa época nadie pensaba que era algo posible. Pero Falcke fue el primero en percibir que se generaría una cierta emisión de radio cerca de y en torno al agujero negro, y que esa emisión sería lo suficientemente poderosa como para ser detectada por telescopios en la Tierra.
Falcke también recuerda haber leído un estudio científico de 1973, según el cual los agujeros negros aparecían 2,5 veces más grandes que su tamaño real debido a su enorme gravedad.
Estos dos factores hicieron que lo que se consideraba imposible de pronto pareciera posible.
Falcke promovió su idea durante dos décadas hasta que finalmente logró convencer al Consejo de Investigaciones Europeo, European Research Council, que aportó los recursos financieros para el inicio del proyecto.
La Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos, National Science Foundation, y agencias en el este de Asia se sumaron luego con sus propios fondos a la iniciativa, que requirió más de US$50 millones.

Joven con discos duros del proyectoDerechos de autor de la imagenKATIE BOUMAN
Image captionLos datos obtenidos por los radiotelescopios son tan copiosos que no pueden enviarse por internet. Cientos de discos duros con información fueron transportados por avión a centros de procesamiento en Boston y Bonn.

La inversión ha sido justificada ahora con la publicación de la imagen. El profesor Falcke siente que "la misión está cumplida", según me dijo.
"Ha sido una larga travesía, pero esto es lo que quería ver con mis propios ojos. Quería saber que era algo real", señaló.
Ningún telescopio es lo suficientemente potente como para captar la imagen de un agujero negro.
Por ello se requirió una red de ocho observatorios combinados, en la iniciativa Event Horizon Telescope o EHT, que puede visualizarse como un gran telescopio virtual del tamaño del planeta.
El director del EHT es el profesor Sheperd Doeleman, del Centro de Astrofísica Harvard Smithsonian, un proyecto conjunto de la Universidad de Harvard y del Instituto Smithsoniano.

Telescopio del Polo SurDerechos de autor de la imagenJASON GALLICCHIO
Image captionEl Telescopio del Polo Sur fue uno de los ocho observatorios que formaron una red para captar la imagen.

Los telescopios que intengran el EHT se encuentran en volcanes en Hawái y México, montañas en Arizona y en la Sierra Nevada en España, en el Desierto de Atacama en Chile y en la Antártica.
Un equipo de cerca de 200 científicos apuntó los telescopios de la red hacia M87 y registró datos desde el corazón de la galaxia durante más de 10 días.
La información que obtuvieron fue demasiado copiosa como para ser enviada por internet.
Los datos fueron almacenados en cientos de discos duros que fueron transportados por avión a centros de procesamiento en Boston y Bonn que sintetizaron la información.
Doleman describe esta operación como "una extraordinaria hazaña científica".
"Hemos logrado algo que hace una generación se consideraba imposible", señaló el director del proyecto EHT.
"Avances en tecnología, conexiones entre los mejores radio observatorios y algoritmos innovadores se combinaron para abrir una ventana completamente nueva a los agujeros negros".
El mismo equipo también busca obtener una foto de Sagitario A* o Sgr A*el agujero negro masivo en el centro de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea.
Aunque parezca extraño, es más difícil lograr una imagen de Sagitario A* que de un agujero negro en una galaxia distante.


Y eso se debe a que, por razones aún desconocidas, el anillo de fuego en torno al agujero negro de la Vía Láctea es más pequeño y menos brillante.


Estrella cayendo en el agujero negroDerechos de autor de la imagenGETTY IMAGES
Image caption¿Qué es lo que sabemos sobre los agujeros negros, uno de los mayores misterios de la ciencia?

Las muchas incógnitas que rodean al fenómeno de los agujeros negros llevaron a millones de personas a estar pendientes este miércoles de una simple fotografía.
Este fue el día elegido por un equipo internacional de astrónomos para difundir la primera imagen del que se considera uno de los mayores misterios de la ciencia.
Y el resultado fue espectacular.
"Es un absoluto monstruo, el campeón de peso pesado de los agujeros negros del Universo", le dijo a la BBC el profesor Heino Falcke, de la Universidad Radboud en Holanda, quien propuso originalmente el experimento.
Parece el ojo de Sarumán de la trilogía de "El señor de los anillos", bromeó Jessica Dempsey, una de las investigadoras que participó del estudio y directora del Observatorio de Asia Oriental en Hawái, al diario The Washington Post.
Y en redes, muchos se hicieron eco de la comparación.
Pero también hubo quienes, fascinados ante la imagen, se preguntaron: ¿qué es realmente lo que estamos mirando?

¿Qué es un agujero negro?

Esa cuestión se la hizo en 2017 el programa de la BBC "Los curiosos casos de Rutherford y Fry".

Nave entrando en agujeroDerechos de autor de la imagenGETTY IMAGES
Image captionLos científicos reconocen que "nadie sabe mucho" sobre los agujeros negros, lo que contribuye al misterio y fantasía que les rodea en la imaginación de muchos.

La matemática Hannah Fry y el genetista Adam Rutherford contactaron entonces al cosmólogo Andrew Pontzen, quien confirmó lo poco que se conoce sobre este tema.
"Nadie sabe mucho sobre los agujeros negros, por eso son tan fantásticos. No sólo no los entendemos bien sino que lo poco que entendemos expone los fenómenos más extraños de la física", reconoció el científico.
Pero, al menos por ahora, esto es lo que se sabe sobre este apasionante tema.
"Esencialmente un agujero negro es un montón de materia apeñuscada en un espacio tan pequeño que nada puede salir, ni siquiera la luz", explicó Pontzen.
"Imagínate que pudieras empacar en un espacio muchísimo más de lo que pensarías posible, hasta que se vuelva tan denso que tenga su propia fuerza de gravedad".



Se trata de un agujero negro supermasivo en el corazón de una galaxia distante.

Y el mejor ingrediente que conocemos para hacer un agujero negro son las estrellas que, al final de sus vidas, explotan tras consumir todo su combustible y sufren un colapso gravitacional.
Lo que queda de ellas se transforma en un objeto súper compacto del que ni la luz puede escapar, lo que explica que el agujero negro se vea de ese color.
Es entonces que se convierte en un enorme vacío que aspira cualquier cosa que se le acerque.

Maleta repleta de ropaDerechos de autor de la imagenGETTY IMAGES
Image captionMeter más de lo posible en un espacio pequeño... ¿te suena?

Solo las estrellas con un peso suficiente, aquellas que son 25 veces mayores que el Sol, pueden crear uno de esos abismos.
Se estima que hay unos 100 millones de agujeros negros en la Vía Láctea.
El problema es que, hasta ahora, no los habíamos podido ver.
En este sentido, la astrofísica y directora de la Fundación Nacional de Ciencia de EE.UU., France Córdova, dijo: "Estamos viendo lo invisible".

¿Podría la Tierra caer en uno?

Esta es una de las preguntas que más se buscaban en internet este miércoles.
"La respuesta corta es sí, 'podría' suceder. Pero es muy poco probable. Y tendríamos algunas advertencias antes de que suceda algo realmente malo", escribió el astrónomo Christopher Springob en la web de la Universidad de Cornell, EE.UU., sobre la posibilidad de que un agujero se acercara a nuestro planeta.
A pesar de los miles de años luz que separan la Tierra del agujero más cercano, que está localizado en el centro de la Vía Láctea, el científico aseguró que no se puede descartar al 100% que un agujero negro supermasivo se nos aproximara si nuestra galaxia se llegara a fusionar o "chocar" con otra.

Vía LácteaDerechos de autor de la imagenGETTY IMAGES
Image captionEl poco probable escenario del acercamiento a la Tierra de un agujero negro podría deberse a que la Vía Láctea se fusionara o chocara con otra galaxia.

En ese improbable caso, "la Tierra podría ser lanzada hacia el centro galáctico, lo suficientemente cerca del agujero negro supermasivo como para ser finalmente tragado", afirmó en una charla TED el astrofísico de la Universidad de Yale Fabio Pacucci.
De hecho, según el científico, se calcula que "la Vía Láctea y la galaxia Andrómeda chocarán dentro de 4.000 millones de años, lo cual pueden no ser buenas noticias para nuestro planeta".
En esta poco posible situación, ¿qué nos podría pasar a los terrícolas?
Lo más probable es que muriéramos de forma violenta: fritos, estrellados contra el núcleo, o convertidos en espagueti (o quizá, todas las opciones a la vez).

EspaguetisDerechos de autor de la imagen
Image captionLa "espaguetización" es uno de los efectos más conocidos de lo que nos pasaría ante la poco probable posibilidad de que cayéramos en un agujero negro.

Ese efecto de "espaguetización", uno de los más conocidos, hace que "si te encuentras muy cerca de un agujero negro te estirarás, al igual que los espaguetis", escribió en The Conversation Kevin Pimbblet, profesor de Física en la Universidad de Hull, Reino Unido.
"Este efecto es causado por un gradiente de gravitación que pasa por tu cuerpo", es decir, nuestras diferentes partes experimentarían grados distintos de esta fuerza.
"El resultado no es solo un alargamiento del cuerpo en general, sino también un adelgazamiento (o compresión) en el medio. Por lo tanto, tu cuerpo o cualquier otro objeto, como la Tierra, empezaría a parecerse a espaguetis mucho antes de que llegara a tocar el centro del agujero negro", según Pimbblet.
Esto haría que las partes más cercanas de la Tierra al agujero se estirarían mientras que las otras partes se comprimen por la diferente gravitación. El resultado sería catastrófico.

¿Qué hay dentro de estos agujeros?

El interior de los agujeros negros contiene todo lo que ha entrado en él. El problema es que no sabemos en qué estado está todo eso.
Y, de hecho, nunca lo sabremos hasta que alguien se meta dentro de uno de ellos, lo cual no parece fácil dado lo peligroso del viaje.
Pero si lográramos llegar a uno de estos agujeros ¿qué es lo que veríamos?
Hay varias teorías. "Una de las posibilidades es 'la pared de fuego' que, como el nombre indica, te encontrarías con una banda de partículas ardientes que te freirían como a una papa", dijo Pontzen.
Sobre su forma, si lo rodeáramos, veríamos que es esférico.
Y si estuviera girando —lo que es más probable, dado que todos los objetos del universo rotan en algún grado—, entonces el agujero sería más amplio en el centro, en lugar de ser un círculo perfecto.

Agujero negroDerechos de autor de la imagenGETTY IMAGES
Image captionSólo podemos imaginar qué hay dentro de un agujero como este, de la galaxia MCG-6-30-15.

La gravedad del agujero negro atrajo gas y polvo que se acumuló en espiral. Y a medida que el material es consumido, la fricción lo calienta a miles de millones de grados, produciendo gran cantidad de radiación, y fugas de energía y partículas cargadas.
No podrías mirar al agujero negro directamente, pero podrías ver su sombra: una ilusión visual creada por la gravedad doblando los rayos del Sol, y cuya fuerza deforma la imagen de la sombra haciéndola parecer cinco veces mayor que el propio agujero negro.
Normalmente pensamos que cuando se viaja a la velocidad de la luz se hace en línea recta, que los fotones avanzan inexorablemente hacia adelante. Pero cerca de un agujero negro la poderosa gravedad tira de estas partículas haciéndolas dibujar órbitas en torno a éste.
Algunos de los fotones llegan a escapar y son los que se podrían ver con un telescopio. Y lo que se vería exactamente sería un anillo brillante que bordea la sombra del agujero negro.

Espiral en agujero negroDerechos de autor de la imagenGETTY IMAGES
Image captionA medida que el gas y el polvo son consumidos por el agujero negro, la fricción lo calienta y se genera radiación y fugas de energía.

Mientras tanto, la parte interna del anillo de material se arremolinaría en torno al agujero negro a una velocidad cercana a la de la luz.
De acuerdo a la teoría de la relatividad de Einstein, una fuente de luz parecerá más brillante si se está aproximando a ti.
Así que cuando el material compuesto por polvo y gas estuviera acercándose al ángulo desde el que miras, este te parecería una media luna brillante dentro del agujero negro.

Entonces ¿cómo sabíamos que existen?

Pero si el viaje a un agujero negro es tan peligroso y hasta ahora no conocíamos ninguna foto real de ellos, ¿por qué sabíamos que están ahí?
La primera persona en concebir la idea fue el reverendo inglés John Michell, geólogo, astrónomo y uno de los grandes científicos olvidados de la historia.
En 1783, propuso la existencia de "estrellas oscuras" -la versión newtoniana del agujero negro- cuyo campo gravitacional era tan grande que ni siquiera la luz podía escapar.
Pero fue sólo gracias a las matemáticas que la presencia de los agujeros negros empezó a ser aceptada.

Galaxia M87Derechos de autor de la imagenDR JEAN LORRE/SCIENCE PHOTO LIBRARY
Image captionAntes de la difusión de la primera foto este miércoles, los astrónomos sospechaban que había un agujero supermasivo en la galaxia M87 debido a imágenes como ésta. El centro oscuro no muestra un agujero negro sino una densidad alta de estrellas en rápido movimiento.

El físico y astrónomo alemán Karl Schwartzchild resolvió las ecuaciones de Albert Einstein y calculó cuán grande tendría que ser la masa para tener una fuerza gravitacional tan fuerte como para impedir que la luz saliera.
No obstante, los astrónomos siguieron considerando la idea de los agujeros negros como "absurda" y muchos se negaban a aceptar que una estrella muerta podía producir un hoyo invisible pero inmenso en el tejido del espacio y el tiempo.
Pero hay otras pruebas que respaldan la existencia de estos agujeros, más allá de la confirmación de las matemáticas y la física.
"Tenemos evidencia creíble de que hay objetos que se comportan exactamente como lo harían los agujeros negros", le aseguró a la BBC la astrofísica Sheila Rowan en 2017.
"La observación de la manera en la que las estrellas y el gas se mueven en algunas regiones del espacio nos dice que hay una enorme cantidad de masa apretada en un espacio pequeño con efectos gravitacionales superfuertes".

"Es cierto que no los podemos ver pero observaciones de LIGO (el Observatorio Avanzado de Interferometría Láser de Ondas Gravitacionales) han podido detectar en ondas gravitacionales en el espacio creadas por fusiones de inmensos agujeros negros hace miles de millones de años", añadió entonces la experta.

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