Agujeros negros ¿Qué son? ¿Cómo se forman y puede la Tierra caer en uno?

El universo está repleto de cosas maravillosas como, por ejemplo: los agujeros negros. Estos son los que pueden causar pánico, pero a la vez, son una de las grandes maravillas del cosmos.

No solo eso, sino que, algunas previsiones, indican que el número de hoyos negros podría ser incluso mayor que el número de estrellas visibles. En la actualidad, se conocen muchos más datos sobre los mismos, sin embargo, hay muchos detalles que, aún hoy en día, son completamente desconocidos.

¿Qué son los agujeros negros?

En algunos casos, a estos objetos masivos se les suele llamar hoyos o pozos y se debe mayormente a su principal característica. Para empezar, debemos saber que estos son restos fríos de antiguas estrellasdensas que ninguna partícula material ni siquiera la luz puede escapar. Imaginemos, lo poderoso de estos objetos, que tienen la capacidad de absorber la luz, haciendo uso de su poderosa fuerza gravitatoria.

En la mayoría de los casos las estrellas acaban convertidas en enanas blancas o estrellas de neutrones. Sin embargo, en el caso de estos objetos representan una última fase en la evolución de enormes estrellas. De hecho, para que una estrella puede acabar en un hoyo negro, tiene que ser de 10 a 15 veces más grandes que nuestro sol.

Son, precisamente, estas estrellas que, al alcanzar su estadio final de vida en un último acto conocido como supernova, pasan a convertir en tales objetos. Esto es algo que explicaremos un poco más adelante, pero por el momento quedémonos con este detalle en mente.

Albert Einstein y las “singularidades de Schwarzschild”

Si hay algo que, sin duda, es interesante es descubrir como un genio como Einstein concebía a estos grandes objetos y es que, el mismo no se refería a ellos por el nombre de agujeros negros. De hecho, en su tiempo no los denominó de este modo, sino que optó por llamarlos “singularidades de Schwarzschild”.

En su tiempo, Einstein, habló sobre el espacio y el tiempo en el universo, aportando datos que hoy día son fundamentales para la ciencia. Para entender esto, tenemos que primero imaginar el espacio y el tiempo como una superficie o lámina plana y flexible. Con esta imagen en nuestro cerebro, podemos deducir que si el espacio-tiempo estuviera vacío la superficie de mismo seria plana en su totalidad.

Sin embargo, esto no es así y se debe a los grandes cuerpos celestes que ocupan un espacio en el cosmos y con esto no nos estamos refiriendo únicamente a las estrellas, como nuestro sol, sino también a los planetas como el nuestro.

Ambos cuerpos tienen un impacto en el cosmos y es que deforman la lámina creando una curva. Si ponemos como ejemplo el Sol este genera una curvatura mucho mayor que la producida por un planeta, como la Tierra.

Esto último se debe a que el primero tiene una mayor masa que el segundo, lo cual genera gravedad. Dicho de otra manera mientras más masa tenga un cuerpo, mayor curvatura creará en el espacio-tiempo de su alrededor, por lo que la gravedad será mayor.

Ahora bien cuando una estrella masiva se enfría, mayor es la curva que se genera en el espacio-tiempo a su alrededor. Pero esto no termina allí, sino que en un punto el tamaño será tan inmenso, que generar un hoyo negro en el espacio tiempo o una “singularidad de Schwarzschild”.

¿Qué es la singularidad?

En todo este tema de los hoyos negros, existe un concepto en particular que no debemos olvidar y es el de la singularidad. En primer lugar, debemos recordar que la ciencia afirma que todo lo que cae dentro de estos objetos no pueden escapar. Si nos vamos a lo que nos dicen las leyes fundamentales de la física encontramos como se establece que en el fondo de estos objetos hay un punto llamado singularidad.

Este último es una región donde el espacio y el tiempo se deforman de manera infinita y dejan de existir. Por ende, una vez que la materia cae en dicha región, esta se destruye en su totalidad. Todo esto ha despertado la imaginación del público, a tal punto donde se ha llegado a hablar sobre “agujeros de gusano”.

Estos últimos son túneles donde es posible hacer viajes en el espacio y en el tiempo. Sin embargo, hay un problema con estos y es que hasta la fecha no se ha demostrado su existencia y mucho menos se sabe si se podrá experimentar en algún momento con ellos

¿Cómo se forman estos objetos masivos?

En lo que respecta a la formación de los hoyos negros, no ha sido difícil determinar cómo es, ya que por momento no se ha considerado ninguna teoría como la definitiva. Por ende, cualquier hipótesis sobre su formación, entran entre las explicaciones actuales. Si podemos como ejemplo a Stephen Hawking este nos habló sobre estos objetos, pero de una forma un tanto diferente.

En concreto, el mismo postula la idea de que “los hoyos negros se disuelven de forma lenta”. Sin embargo, se piensa que los objetos principales de este tipo se formaron en el universo temprano, más concreto poco tiempo después del Big Bang. De este modo, los estelares se formaron cuando el centro de una estrella muy masiva consume todo su combustible, colapsa y explota, en lo que llamamos supernova.

Luego de esto, los restos colapsan y se transforman en un objeto muy compacto, denominado hoyo negro. Esto nos lleva al punto de ¿Nuestro Sol puede convertirse en uno de estos objetos? Según las investigaciones hechas, nuestro Sol no tiene la suficiente masa para colapsar y convertirse en un hoyo negro.

De hecho, nuestra estrella se convertirá en su ciclo final (dentro de miles de millones de años) en una estrella gigante roja. Luego de esto, se terminará convirtiendo en una nebulosa planetaria y terminará como una estrella enana blanca.

Un punto importante a señalar es que según las teorías los agujeros supermasivos, se formaron al mismo tiempo que la galaxia en la que están. Esto último se debe en gran parte a que la relación entre el tamaño del agujero con la masa de la galaxia en la que se suelen encontrar.

¿Cuál es la clasificación teórica de los hoyos negros?

De acuerdo con su origen, se dice que podemos encontrar dos clases de agujeros negros. Dicha clasificación se hace de la siguiente forma;

Según su masa

• Supermasivos; Estos agujeros se forman de Soles con varios millones de masas y se suelen encontrar en el corazón de muchas galaxias. Los mismos se forman en el proceso que da origen a los componentes esféricos de las galaxias.
• De Masa Intermedia o IMDH; Son los que tienen una masa en un rango de 100 a un millón de masas solares, la cual es significativamente mayor a la de las agujetas estelares. Pero es menor a la de los anteriores.
• De masa estelar; Se forman con estrellas de más de 30 a 70 masas solares, luego de que se forma una supernova e implosiona. El núcleo de los mismos se concentra en un volumen muy pequeño el cual se reduce con el tiempo.
• Micro hoyos negros; Lo primero que debemos saber sobre estos es que son objetos hipotéticos y obviamente son hoyos más pequeños que los estelares. De hecho, si son lo suficientemente pequeños pueden evaporarse en un periodo corto de tiempo por emisión de radiación de Hawking.

Según su carga y momento angular

En este caso, hablamos de un teorema sobre esto objetos, donde se afirman que cualquier objeto que sufra un colapso gravitatorio alcanza un estado estacionario similar al de los hoyos negros.

Estos son descritos en tan solo tres parámetros, uno es su masa (M), otro su carga (Q) y el último es su momento angular (J). Si tenemos en cuenta las dos últimas propiedades físicas, nace la siguiente clasificación;

• Hoyo negro de Schwarzschild; No rotan ni tiene carga.
• Hoyo negro de Reissner-Nordstrom; No gira y tiene carga eléctrica.
• Hoyo negro deKerr; Rota pero no tiene carga.
• Hoyo negro de Kerr-Newman; Rotan y tienen carga.

¿Cómo podemos verlos?

Resulta obvio que estos objetos son negros y si es así ¿Cómo es que podemos verlos? La pregunta a esto es un tanto curiosa ya que, en realidad, no podemos hacerlo. De hecho, lo que los astrofísicos consiguen es ver los efectos que la descomunal gravedad de un agujero negro tiene en su entorno.

En el caso de la famosa imagen de estos objetos, lo que se captó fue el disco de acrecimiento o mejor dicho la nube de materia atrapada en el campo gravitatorio de un hoyonegro. La cual está muy caliente y por ello la misma emite la radiación.

De este modo, este material se va calentando y poco a poco una parte de él se va precipitando hacia el interior del agujero negro. El cual ocupa la porción central de la imagen, la cual sigue estando oscura.

Para fortuna de muchos esta no es la única forma que tienen los expertos para identificar dónde podría estar uno de estos objetos. Debido a que su enorme gravedad, tiene un impacto que queda claro sobre otros objetos de su entorno, por ejemplo, en las estrellas y los planetas.

Explicado de forma más clara, si los astrofísicos logran ver un conjunto de estrellas y planetas orbitando en torno a un punto central claramente definido y en esa ubicación no hay nada, lo más probable es que se trata de un hoyo negro.

¿Un objeto de este tipo puede desaparecer?

Contrario a lo que se solía pensar sobre los hoyos negros, estos en realidad no son eterno y fue Stephen Hawking el primer físico que se dio cuenta de ello.  De hecho, él mismo afirmó que en realidad no son completamente negros, ya que los mismos emiten un poco de radiación. La cual en honor a su descubridor fue llamada “Radiación de Hawking”.

Esta forma de radiación se produce en el horizonte de sucesos y su origen tiene un efecto cuántico bastante completo, por lo que no vamos a entrar en detalle sobre ellos. Es precisamente, este detalle, el que nos dice de forma intuitiva que, los hoyos negros, efectivamente pierden masa y energía con el pasar del tiempo.

Entonces, llegará un momento en la perderá por completo y se desvanecerá o se evaporará. Sin embargo, hay un problema y es que el tiempo que tiene que pasar para que esto suceda es extremadamente grande, tanto como la edad misma del universo. Por ende, se piensa que esto aún no le ha sucedido a un hoyo negro cósmico.

¿La tierra puede caer en un hoyo negro?

En términos generales, que la tierra caiga en un objeto de este tipo puede suceder, sin embargo, las probabilidades no están a su favor. Esto puede ocurrir, pero es poco probable que lo haga. De hecho, si fuera a ocurrir, tendríamos algunas advertencias.

Según informa el astrónomo Christopher Springod, a pesar del hecho de que miles de años luz de distancia separan a la Tierra del hoyo negro más cercano (localizado en la vía láctea) no se puede descartar en un 100% que la tierra pueda caer en uno. El mismo afirma que esto podría ocurrir si nuestra galaxia se llegara a fusionar o chocar con otra.

Los científicos han comprobado que, existen muy pocas chances que la tierra caiga en un agüero negro chico. Allí, donde estaríamos lo suficientemente cerca del hoyo negro supermasivo.

Con respecto a lo que sucedería con nosotros, son muchas las hipótesis que se tienen. Aunque, la “espaguetización” es la más conocida y es que al estar cerca de un objeto de este tipo nos estiraremos, al igual que sucede con los espaguetis.

Dicho fenómeno, se debe a un gradiente de gravitación que pasaría por nuestro cuerpo, dicho de otra manera, nuestro cuerpo experimentaría grados distintos de esta fuerza. En términos simple, serían malas noticias tanto para nosotros como para la Tierra.