¿Qué es un agujero negro? Explicación fácil, cómo se forman y la primera foto

Un agujero negro es una región del espacio donde la materia está tan comprimida que su gravedad no deja escapar nada, ni siquiera la luz. Por eso no se puede ver directamente y se ve "negro". La mayoría se forma cuando una estrella muy grande muere y su centro se hunde sobre sí mismo, y en el corazón de casi todas las grandes galaxias, incluida la nuestra, hay uno gigantesco.

¿Qué es un agujero negro, explicado fácil?

Imagina que lanzas una pelota hacia arriba. Si la lanzas con poca fuerza, vuelve a caer. Pero si pudieras lanzarla a unos 11 kilómetros por segundo, escaparía de la gravedad de la Tierra y se iría al espacio. Esa es la llamada velocidad de escape. En un agujero negro, la velocidad necesaria para salir es mayor que la de la luz, que viaja a unos 300.000 kilómetros por segundo. Como nada en el universo puede ir más rápido que la luz, nada sale.

La frontera a partir de la cual ya no hay regreso se llama horizonte de sucesos. No es una superficie sólida, sino un límite invisible: lo que lo cruza queda atrapado para siempre. En el centro, según la teoría, toda la masa se concentra en un punto llamado singularidad, donde las leyes de la física que conocemos dejan de funcionar.

La idea nació de la teoría de la relatividad general, que Albert Einstein publicó en 1915. Al año siguiente, el astrónomo alemán Karl Schwarzschild encontró una solución a sus ecuaciones que describía un objeto así. El nombre "agujero negro" se popularizó mucho después, a finales de la década de 1960, gracias al físico estadounidense John Wheeler.

¿Cómo se forma un agujero negro?

Las estrellas brillan porque en su interior unen átomos y liberan una enorme cantidad de energía. Esa energía empuja hacia afuera y compensa la gravedad, que tira hacia adentro. Mientras hay combustible, la estrella se mantiene en equilibrio. Cuando se acaba, la gravedad gana.

Según la NASA, cuando una estrella de más de ocho veces la masa del Sol agota su combustible, su núcleo colapsa y rebota en una explosión gigantesca llamada supernova. Si la estrella era de tamaño intermedio, lo que queda es una estrella de neutrones, un objeto pequeño y extremadamente denso. Pero si tenía unas 20 veces la masa del Sol o más, el núcleo sigue hundiéndose sin que nada lo detenga, y nace un agujero negro.

Nuestro Sol nunca se convertirá en uno, porque no tiene suficiente masa. Dentro de miles de millones de años se inflará como una gigante roja y terminará como una enana blanca, una estrella pequeña que se va enfriando poco a poco.

Los agujeros negros, además, crecen: se alimentan del gas, el polvo y las estrellas que se acercan demasiado, y a veces se fusionan entre sí. En 2015, los detectores LIGO, en Estados Unidos, captaron por primera vez las ondas gravitacionales, unas vibraciones del propio espacio producidas por el choque de dos agujeros negros a más de 1.000 millones de años luz.

¿Qué tipos de agujeros negros hay?

Los científicos los clasifican sobre todo por su masa. Los de masa estelar nacen de estrellas que mueren y suelen pesar desde unas pocas hasta decenas de veces lo que el Sol. La NASA calcula que solo en la Vía Láctea podría haber hasta 100 millones de ellos, aunque se conocen apenas unas decenas, porque la mayoría no tiene nada cerca que delate su presencia.

Los supermasivos son los gigantes: tienen desde cientos de miles hasta miles de millones de veces la masa del Sol y ocupan el centro de las galaxias. El de nuestra galaxia se llama Sagitario A* (se lee "Sagitario A estrella") y tiene unos 4 millones de masas solares.

Entre ambos grupos estarían los agujeros negros de masa intermedia, de los que se han encontrado pocos candidatos. Algunos investigadores proponen también la existencia de agujeros negros primordiales, que se habrían formado en los primeros instantes del universo, pero hasta ahora ninguno ha sido confirmado.

El agujero negro conocido más cercano a la Tierra se llama Gaia BH1. Fue anunciado en 2022, tiene unas diez veces la masa del Sol y está a unos 1.560 años luz, en la constelación de Ofiuco. Es decir, su luz, si la tuviera, tardaría más de 1.500 años en llegar hasta nosotros.

¿Cómo se tomó la primera foto de un agujero negro?

Si un agujero negro no deja salir la luz, ¿cómo se puede fotografiar? El truco es mirar lo que lo rodea. El gas que gira a su alrededor se calienta muchísimo y brilla, y la enorme gravedad curva esa luz. El resultado es un anillo luminoso con una mancha oscura en el centro: la "sombra" del agujero negro.

El 10 de abril de 2019, el proyecto internacional Event Horizon Telescope (Telescopio del Horizonte de Sucesos), en el que participan más de 200 científicos, presentó la primera imagen de un agujero negro. Es el del centro de la galaxia M87, a unos 55 millones de años luz, y tiene unos 6.500 millones de veces la masa del Sol. Los datos se habían tomado en abril de 2017.

Para lograrlo habría hecho falta un telescopio del tamaño de la Tierra. Como eso es imposible, los científicos conectaron ocho radiotelescopios repartidos por el planeta para que observaran el mismo punto al mismo tiempo, como si fueran uno solo. Luego combinaron las grabaciones con supercomputadoras, en un trabajo que tomó cerca de dos años.

El 12 de mayo de 2022, el mismo equipo mostró la primera imagen de Sagitario A*, el agujero negro del centro de nuestra galaxia, a unos 27.000 años luz. Aunque es mucho más pequeño que el de M87, las dos imágenes se parecen muchísimo, justo como predecía la teoría de Einstein.

El papel de América Latina

Esa foto histórica también se hizo desde América Latina. Dos de los ocho observatorios de la campaña de 2017 están en el desierto de Atacama, en Chile: ALMA, el conjunto de radiotelescopios más potente de su tipo, y APEX. Gracias a su enorme sensibilidad, ALMA fue una pieza clave para obtener la imagen.

Otro es el Gran Telescopio Milimétrico Alfonso Serrano, en la cima del volcán Sierra Negra, en Puebla, México, a más de 4.500 metros de altura. Los cielos secos y despejados de esas montañas y desiertos son ideales para este tipo de observaciones, y por eso la región ocupa un lugar central en la astronomía mundial.

¿Puede un agujero negro tragarse la Tierra?

No hay motivo para preocuparse. Un agujero negro no es una aspiradora que absorbe todo lo que hay en el universo: solo atrapa lo que se acerca demasiado. Si el Sol fuera reemplazado por un agujero negro con su misma masa, la Tierra seguiría girando en la misma órbita, aunque, claro, sin luz ni calor.

Además, los agujeros negros conocidos están lejísimos. Sagitario A*, el gigante de nuestra galaxia, se encuentra a 27.000 años luz: aunque pudiéramos viajar a la velocidad de la luz, tardaríamos 27.000 años en llegar.

Un dato para cerrar: el agujero negro de M87 es tan descomunal que todo nuestro sistema solar cabría con holgura dentro de su sombra.