Astrónomos calculan la mayor masa de un agujero negro hasta ahora

Pesando 6.600 millones de masas solares, el agujero negro en el centro de la galaxia M87 es el agujero negro más masivo para el cual su masa ha sido medida con precisión. Usando el Telescopio Gemini Frederick C. Gillet en Mauna Kea, Hawai, un equipo de astrónomos calculó la masa del agujero negro, que es mucho más grande que el agujero negro del centro de la Vía Láctea que pesa alrededor de 4 millones de masas solares.

Ilustración artística del agujero negro de M87.
Crédito: Observatorio Gemini/AURA/Lynette Cook.

El astrónomo Karl Gebhardt de la Universidad de Texas, Austin, presentó los resultados de la investigación del equipo el 12 de enero en la reunión de la Sociedad Astronómica Americana. Dijo que el horizonte de sucesos del agujero negro, que mide unos 20 mil millones de kilómetros, es cuatro veces más grande que la órbita de Neptuno y tres veces más grande que la órbita de Plutón. En otras palabras, el agujero negro "podría tragar a nuestro sistema solar completo".

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Las colisiones entre galaxias no serían las causantes del crecimiento de los agujeros negros

¿Qué sucede cuando las galaxias colisionan entre sí? Durante años, estas colisiones cósmicas han sido culpadas de desencadenar arranques de violencia en los corazones de las galaxias. Ahora, una notable pieza de trabajo ha dado un veredicto: las fusiones galácticas no suelen abrir el apetito de los agujeros negros que impulsan estos núcleos galácticos activos, es decir, otros fenómenos menos dramáticos son los responsables.

Galaxias -con distinto grado de deformación- seleccionadas
en el estudio. Crédito: NASA/ESA, M. Cisternas

Vuelve a estar en la mesa de dibujo de los astrónomos y astrofísicos el intentar explicar por qué los agujeros negros supermasivos en el corazón de algunas galaxias bombean grandes cantidades de radiación. Este "núcleo galáctico activo" (AGN) surge presumiblemente cuando el gas ultra caliente cae en el agujero negro central de una galaxia, y el conocimiento común sostenía que la materia es empujada hacia el agujero negro cuando las galaxias colisionan. Sin embargo, una minuciosa inspección visual de 1.400 galaxias lejanas sugiere que la actividad del agujero negro no está relacionada con las colisiones galácticas y las fusiones, por lo menos durante los últimos 7.500 millones años de historia cósmica.

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Astrónomos identifican la época de los primeros crecimientos rápidos de agujeros negros

La época inicial de crecimiento de los agujeros negros se produjo cuando el Universo tenía sólo alrededor de 1.200 millones de años.

Agujero negro en una de las primeras galaxias.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/T.Pyle (SSC)

La mayoría de las galaxias en el Universo, incluyendo nuestra propia Vía Láctea, albergan un agujero negro supermasivo que varía en masa desde alrededor de 1 millón a cerca de 10.000 millones de veces el tamaño del Sol. Para encontrarlos, los astrónomos buscan la enorme cantidad de radiación emitida por el gas que cae en tales objetos en el momento en que el agujero negro se activa, es decir, cuando consume materia. Este gas que es consumido por los agujeros negros masivos se cree que es el medio por el cual crecen los agujeros negros.

Hagai Netzer, Benny Trakhtenbrot, y un equipo de astrónomos de la Universidad de Tel Aviv en Israel han determinado que la era del primer crecimiento rápido de la mayoría de los agujeros negros masivos se produjo cuando el Universo tenía sólo alrededor de 1.200 millones de años, no desde 2 a 4 mil millones años como se creía anteriormente, y están creciendo rápidamente.

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¿Con qué frecuencia los agujeros negros se vuelven hiperactivos?

Un nuevo estudio revela la frecuencia con que algunos de los mayores agujeros negros se vuelven activos. El estudio tiene implicaciones importantes para entender cómo afecta el ambiente de una galaxia al crecimiento del agujero negro en su centro.

Crédito: NASA/CXC/Northwestern Univ/D.Haggard y SDSS

Este doble panel gráfico (a la izquierda) contiene dos imágenes compuestas de galaxias utilizadas en un estudio reciente de agujeros negros supermasivos. En cada una de las galaxias, los datos del Observatorio de Rayos-X Chandra de la NASA son de color azul, y los datos ópticos del Sloan Digital Sky survey se muestran en rojo, amarillo y blanco. La galaxia de la izquierda, Abell 644, está en el centro de un cúmulo de galaxias que se encuentra a alrededor de 920 millones de años-luz de la Tierra. A la derecha está una galaxia aislada, llamada SDSS J1021+1312, que se encuentra a alrededor de 1.100 millones de años-luz de distancia. En el centro de ambas galaxias hay un agujero negro supermasivo en crecimiento, llamado núcleo galáctico activo (AGN) por los astrónomos, que atrae grandes cantidades de gas.

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Agujero negro podría ofrecer pistas de dimensiones extra

La fuente de radio Sagitario A*, que estaría asociada con
el agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea.

¿Podría el espacio tener dimensiones más allá de las tres que todos conocemos y amamos? Algunas teorías en física de partículas especulan que tal vez, a pesar de que estas dimensiones estarían 'enrolladas' en diminutas formas geométricas, probablemente podrían ser investigadas en las colisiones de partículas de alta energía. Ahora, sin embargo, un teórico sugiere que, al menos en principio, estas hipotéticas dimensiones podrían revelarse de otro modo sutil. Si hay dimensiones extra, entonces la gravedad del agujero negro en el centro de nuestra galaxia podría hacer brillar drásticamente las imágenes de las estrellas detrás de él. Sin embargo, otros ven problemas para hacer funcionar el plan.

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Los agujeros negros se dividen durante el colapso estelar

Las últimas simulaciones muestran que los agujeros negros pueden fragmentarse en varios pedazos en una supernova, dicen los astrofísicos.

Simulación de la división de un agujero negro.

Los agujeros negros se forman cuando el campo gravitatorio en una región del espacio es lo suficientemente fuerte para evitar que la luz escape. Los ejemplos más conocidos se producen cuando las estrellas agotan su combustible y ya no pueden generar el calor necesario para sostener sus masas. Si la estrella es lo suficientemente masiva, el colapso resultante genera campos gravitatorio tan fuertes que nada puede escapar.

Pero, ¿cómo ocurre exactamente un colapso? La opinión convencional es que el colapso se produce de forma simétrica, como un globo que se desinfla. Pero eso es cierto sólo porque ésta es la situación más simple de explorar matemáticamente. Incluya cualquier pequeña perturbación en los cálculos que cambien la simetría y las matemáticas de la relatividad general se vuelven inmanejables inmediatamente.

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Descruben el agujero negro cercano más joven

Usando el Observatorio Chandra de Rayos X, de la NASA, los astrónomos han encontrado evidencia del agujero negro más joven conocido en nuestro vecindario cósmico. Este objeto, que apenas tiene 30 años de edad, brinda una oportunidad única para observar la evolución de un agujero negro desde su infancia.

Esta imagen en color compuesto muestra una supernova
en la galaxia M100 que podría contener al agujero negro más
joven en nuestro vecindario cósmico. Crédito: NASA/JPL

El agujero negro es un remanente de SN 1979C, una supernova en la galaxia M100 que se encuentra aproximadamente a 50 millones de años-luz de la Tierra. Los datos proporcionados por Chandra, el satélite Swift, de la NASA, el observatorio XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea y el observatorio alemán ROSAT, revelaron una fuente brillante de rayos X que se ha mantenido estable en el período de observación que abarca desde 1995 hasta 2007. Esto sugiere que el objeto es un agujero negro que está siendo alimentado por un flujo de material, que proviene ya sea de la supernova o de una compañera binaria.

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Pueden haber observado la radiación de Hawking por primera vez

En 1974, Stephen Hawking predijo que los agujeros negros emiten radiación térmica debido a los efectos cuánticos, haciendo que el agujero negro pierda masa y quizás en última instancia, se desvanezca. Pero a pesar de los numerosos intentos de observar la radiación de Hawking, los astrónomos no habían detectado hasta ahora alguna señal de ella. Ahora, sin embargo, un equipo de científicos de Italia afirma haber observado algo que se parece mucho a la radiación de Hawking de un horizonte de sucesos de un agujero que crearon en el laboratorio.

Franco Belgiorno en la Universidad de Milán y sus coautores publican su estudio en un número de Physical Review Letters, y el documento está disponible en arXiv.org.

Como los físicos explican en su estudio, el ingrediente esencial de la radiación de Hawking no es el agujero negro en sí, sino más bien la curvatura del espacio-tiempo asociada con el horizonte de sucesos del agujero. El horizonte de sucesos actúa como un límite más allá del cual la luz no puede escapar. Así que los pares de partículas excitadas desde el vacío que forma el límite del horizonte del agujero negro se dividen de manera que el fotón interior cae y el fotón exterior escapa, obteniendo energía a expensas del agujero negro.

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Chorros de rayos X

Los agujeros negros supermasivos que se encuentran en el centro de las galaxias pueden generar enormes chorros bipolares de partículas atómicas.

Imagen óptica (en verde) y de radio (en rojo) de la galaxia
espiral 3C296 y los chorros de emisión impulsados por un
agujero negro supermasivo en el centro galáctico.

Estos flujos, descubierto en longitudes de onda de radio, se cree que son producidos por la materia del disco de acreción caliente alrededor del agujero negro.

Hay muchos tipos de galaxias y chorros de radio, pero en los casos más dramáticos las partículas calientes se extienden por cientos de miles de años-luz, mucho más allá de los límites visibles de la galaxia, y se mueven a velocidades cercanas a la velocidad de la luz.

Los procesos físicos que conducen a estos chorros y la causa de que irradien son algunos de los problemas pendientes más importantes de la astrofísica moderna.

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Una fuente extrema de rayos X sugiere que existe un nuevo tipo de agujero negro

Un equipo internacional de astrónomos ha confirmado la presencia de la fuente de rayos X ultraluminosa más extrema en una galaxia relativamente cercana. El hallazgo podría anunciar la existencia de un nuevo tipo de agujeros negros, los de masa intermedia.

Ilustración de la fuente variable de rayos X conocida como
HLX-1 (representado aquí como la estrella de color azul en
la parte superior izquierda al lado del bulbo galáctico).

Un grupo internacional de astrónomos de Reino Unido, Francia y EE.UU., dirigidos desde la británica Universidad de Leicester, ha encontrado pruebas que confirman la distancia y el brillo de la fuente de rayos X ultraluminosa más extrema, lo que podría anunciar que existe una nueva clase de agujero negro.

Se trata de la fuente de rayos X "HLX-1", el miembro más extremo de una extraordinaria clase de objetos (las fuentes de rayos X ultraluminosas), situada en la galaxia ESO 243-49 a una distancia de unos 300 millones de años-luz de la Tierra. El espectro óptico de la fuente y su distancia se ha obtenido con el VLT del Observatorio Europeo Austral en Chile.

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Simulaciones muestran los primeros agujeros negros supermasivos

Los primeros agujeros negros supermasivos del Universo probablemente nacieron cuando las primeras galaxias colisionaron y se fusionaron. Este es el escenario que muestran las simulaciones por ordenador que ha realizado un equipo internacional de astrónomos.

Un acercamiento al centro de la simulación muestra la nube de
gran densidad que se convertirá en el agujero negro supermasivo.

Durante los primeros mil millones de años del Universo, el colapso y las fusiones de las protogalaxias masivas ofrecieron un entorno adecuado en el que se pudieron formar agujeros negros supermasivos, en escalas de tiempo de unos cien millones de años. Así lo muestra un nuevo modelo, que hoy se publica en la prestigiosa revista Nature, creado para explicar la formación de estos agujeros negros con masas más de mil millones de veces superiores a la del Sol.

"La novedad de nuestro artículo es que por primera vez se demuestra que es viable que el colapso ocurra en condiciones normales, es decir que se dan comúnmente en el Universo, como lo son los choques de galaxias", destaca a SINC Andrés Escala, profesor del Departamento de Astronomía de la Universidad de Chile y coautor del trabajo.

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¿Cuánta masa crea un agujero negro? - Desafiando las actuales teorías

Utilizando el VLT, astrónomos europeos han demostrado por primera vez que un magnetar se formó a partir de una estrella de al menos 40 veces la masa del Sol. El resultado desafía las actuales teorías sobre evolución estelar pues se esperaba que una estrella tan masiva como ésta se convirtiera en un agujero negro, no en un magnetar. Esto genera una pregunta fundamental: ¿cuán masiva tiene que ser realmente una estrella para convertirse en un agujero negro?

Impresión artística del magnetar en el cúmulo Westerlund 1.

Para llegar a estas conclusiones, los astrónomos miraron en detalle el extraordinario cúmulo estelar Westerlund 1, ubicado a 16.000 años-luz de distancia, en la austral constelación de Ara (el Altar). A partir de estudios anteriores, los astrónomos sabían que Westerlund 1 es el súper cúmulo de estrellas más cercano conocido, con cientos de estrellas muy masivas en su interior -algunas que brillan con un resplandor similar a casi un millón de soles- y una extensión de unas doscientas veces el diámetro del Sol (similar a la órbita de Saturno).

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Un agujero negro que se ha dado vuelta

La galaxia 4C +00.58 en óptica, rayos X y radio.

Esta imagen muestra los efectos de un agujero negro gigante que ha sido invertido dos veces, haciendo que su eje de giro apunte en una dirección distinta de la anterior. La imagen óptica grande, del Sloan Digital Sky Survey, se centra en una radiogalaxia llamada 4C +00.58. La fotografía más pequeña (derecha de la imagen) muestra una vista cercana de esta galaxia en rayos X (en dorado) captadas por el Observatorio Chandra de rayos X, y ondas de radio (en azul) del observatorio Very Large Array.

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Rápida estrella fue expulsada de la galaxia

Una inusual estrella azul que se mueve hacia fuera de la Vía Láctea a 2,5 millones de kilómetros por hora, fue puesta en su actual rumbo por un encuentro con el agujero negro supermasivo del centro de nuestra galaxia, lo que se tradujo en la destrucción de una estrella y la fusión de otras dos.

Impresión artística de la estrella hiperveloz alejándose de la galaxia.

Un total de 16 estrellas "hiperveloces" se han descubierto hasta ahora en el halo de la Galaxia, pero esta es la primera vez que se ha rastreado directamente hasta el centro de la galaxia. La estrella en cuestión, HE 0437-5439, fue descubierta en 2005 por un estudio realizado por el Observatorio Europeo Austral (ESO), y ya se encuentra a 200.000 años-luz del centro de la galaxia. Para comprobar si HE 0437-5439 realmente se originó en la Vía Láctea, o si había sido expulsada de la cercana Gran Nube de Magallanes, un grupo de astrónomos utilizó un método desarrollado por Jay Anderson, miembro del equipo del Space Telescope Science Institute en Baltimore para medir el movimiento de la estrella. Utilizando la Cámara Avanzada para Sondeos del Telescopio Espacial Hubble, obtuvieron dos fotografías de las estrellas tomadas con tres años y medio de diferencia. A pesar de la enorme velocidad de SE 0437-5439, la enorme distancia se traduce en un movimiento de 0,04 píxel entre las imágenes. Midieron este movimiento contra once débiles galaxias de fondo, y fueron capaces de dibujar una línea de regreso de donde la estrella había venido.

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Por qué nuestro universo tiene que haber nacido dentro de un agujero negro

Un pequeño cambio a la teoría de la gravedad implica que nuestro universo heredó su flecha del tiempo desde el agujero negro en el que haya nacido.

Impresión artística de un agujero negro.

"En consecuencia, nuestro propio universo puede ser el interior de un agujero negro existente en otro universo". Tal es la conclusión de Nikodem Poplawski la Universidad de Indiana en un notable estudio sobre la naturaleza del espacio y el origen del tiempo.

La idea de que nuevos universos se pueden crear dentro de los agujeros negros y que el nuestro se pudo haber originado de esta forma ha sido materia prima de la ciencia ficción por muchos años. Pero una derivación científica adecuada de esta idea nunca ha aparecido.

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Agujero negro sopla una burbuja gigante

Combinando observaciones realizadas con el VLT y el Telescopio de rayos X Chandra, los astrónomos han descubierto el más poderoso par de chorros nunca antes visto saliendo desde un agujero negro estelar. Este objeto, también conocido como un micro quásar, sopla una enorme burbuja de gas caliente de mil años-luz de extensión. Se trata de un micro quásar el doble de grande y decenas de veces más poderoso que otros objetos del mismo tipo conocidos hasta ahora.

Ilustración artística de un agujero negro estelar.

"Hemos quedado asombrados por cuánta energía es inyectada en el gas por el agujero negro", dice el autor jefe Manfred Pakull. "Este agujero negro tiene sólo unas pocas masas solares, pero es una versión en miniatura de los más poderosos quásares y radio galaxias, que contienen agujeros negros con masas de unas millones de veces la del Sol".

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Agujeros negros 'monstruos' se activan tras la colisión de galaxias

El sistema NGC 2207, en la constelación de Canis Major.

La colisión de galaxias se traduce en la aparición de un agujero negro supermasivo, según se descubrió recientemente. Estos agujeros negros serían las fuentes más poderosas de radiación en el Universo. El hecho de que estos agujeros negros gigantes emitan grandes cantidades de energía podría explicar por qué los núcleos de una décima parte de todas las galaxias generan más energía que todas las estrellas juntas podrían proporcionar.

Algunos de estos "núcleos galácticos activos" (active galactic nuclei, AGN) son capaces de irradiar más energía que la Vía Láctea entera, sin embargo, los investigadores afirman que todo procede de un espacio más pequeño que el Sistema Solar. Los agujeros negros antes mencionados de hasta miles de millones de veces la masa de nuestro Sol en el núcleo de estas galaxias, ofrecen una explicación para la energía radiada.

"Estos monstruosos agujeros negros evolucionan de una manera que está fuertemente relacionada con la cantidad de materia oscura que los rodea y que está íntimamente relacionada con la probabilidad de que las galaxias se fusionen", explicó el autor principal del estudio Nico Cappelluti, astrofísico del Instituto Max Planck para la Física Extraterrestre en Garching, Alemania, en un reciente artículo. Los científicos tendrían explicación para sus descubrimientos en la próxima edición de The Astrophysical Journal.

Según el nuevo estudio, estos AGNs son estimulados a veces cuando dos galaxias se fusionan debido a su atracción gravitatoria mutua. La materia es sacudida durante el proceso, y el material es empujado hacia el centro de la nueva galaxia, creando así las condiciones perfectas para la formación de un agujero negro masivo. Si bien el concepto no es nuevo, el estudio aporta más evidencias observacionales que lo refuerzan.

"Nos parece muy interesante cómo los resultados de nuestro análisis de datos coincide con la predicción de las simulaciones por computadora que asumen que el agujero negro se activa por las fusiones de galaxias", señaló Cappelluti. Según este científico, estos AGNs parecen haber sido encendidos unos 700 millones de años después de la colisión de dos galaxias. El siguiente paso en la investigación sería el hallazgo de una relación entre la producción de energía de un núcleo galáctico activo y la cantidad de materia oscura que posee.

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Observan un quásar activado por un encuentro entre galaxias

Un equipo internacional de astrónomos ha empleado dos de los mayores y más avanzados telescopios del mundo para estudiar el quásar SDSS J0123+00, uno de los pocos quásares de tipo 2 estudiados en profundidad hasta la fecha. La investigación ha desvelado diversas evidencias de interacción entre el cuásar y una galaxia cercana, que puede haber encendido la actividad del quásar.

Concepción artística de una galaxia activa,
en la que se muestra el disco de gas y
polvo que rodea el agujero negro central.

"Los cuásares de tipo 2 son una familia aún poco conocida de galaxias activas -destaca Montserrat Villar, responsable de la investigación-, que se ha investigado sobre todo con estudios estadísticos. Nuestro trabajo busca profundizar en sus características individuales, para lo que hemos recurrido a los observatorios más avanzados, y hemos hallado rasgos sorprendentes: por ejemplo, hemos observado alrededor de SDSS J0123+00 una extensísima nebulosa de gas ionizado y su interacción con una galaxia cercana fortalece la idea de que la actividad nuclear en galaxias se inicia debido al intercambio de material en las interacciones".

Las galaxias activas se caracterizan porque su energía, muy superior a la que pueden producir las estrellas que forman la galaxia, se concentra en la región central, o núcleo. Aunque existen diversos tipos, el modelo admitido por la mayor parte de la comunidad astronómica afirma que la actividad se debe a la existencia de un campo gravitatorio muy intenso en el núcleo galáctico, probablemente producido por un agujero negro con una masa equivalente a varios millones de soles. Y es la materia existente en el entorno del agujero negro la que, en su proceso de caída, libera esas enormes cantidades de energía. Alrededor del agujero hallamos un disco de gas y polvo que, al ser opaco a la radiación visible, mostrará o velará la parte central de la galaxia -donde se produce la energía- dependiendo de su posición con respecto al observador. Así, buena parte de las diferencias entre unos tipos y otros de galaxias activas reside en la orientación.

En el caso de los quásares, las galaxias activas más brillantes, se distinguen los de tipo 1, muy brillantes porque estamos viendo el disco de frente, y los de tipo 2, menos luminosos porque vemos el disco de canto y la región central queda oculta. Aunque estos últimos resultan más difíciles de detectar, constituyen un laboratorio único para estudiar el entorno del quásar ya que la luminosidad de la fuente central se halla atenuada de forma natural. Precisamente, uno de los resultados más importantes del estudio de SDSS J0123+00 ha sido el hallazgo de la extensa nebulosa de gas que lo rodea, con un tamaño unas seis veces mayor que la Vía Láctea y que, según los autores, puede haber surgido de los "escombros" de la interacción con la galaxia cercana.

El puente de material hallado entre ambas galaxias, que forma parte de la nebulosa gigante, fortalece la hipótesis de que la actividad nuclear se despierta gracias a los encuentros entre galaxias, que pueden originar acumulaciones de gas en las regiones centrales y surtir de material al agujero negro, además de producir brotes de formación estelar.

Esta investigación constituye uno de los primeros resultados científicos obtenidos mediante imagen con el filtro sintonizable del instrumento OSIRIS instalado en el Gran Telescopio de Canarias (GTC). OSIRIS permite cubrir todo el intervalo de longitudes de onda del rango visible mediante filtros sintonizables, lo que supone una enorme ventaja respecto a la técnica convencional, que requeriría más de cinco mil filtros de banda estrecha para lograrlo. Esta característica, junto con el gran diámetro del telescopio (10 metros) convierte a la combinación GTC-OSIRIS en una herramienta única hoy en día para la investigación astronómica.

El equipo utilizó dos de los mayores y más avanzados telescopios del mundo, el GTC y el Very Large Telescope (VLT).

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Cómo destruir un agujero negro

Los astrofísicos creen saber cómo destruir un agujero negro. El misterio es qué dejaría tras de sí dicha destrucción.

Agujero negro simulado frente a la Gran Nube de Magallanes.

La idea de un cuerpo tan masivo que su velocidad de escape supere la velocidad de la luz, data del geólogo inglés John Michell que lo consideró por primera vez en 1783. En su escenario, un rayo de luz viajaría alejándose de un cuerpo masivo hasta que alcanzara una cierta altura, y luego volvería a la superficie.

El pensamiento moderno sobre los agujeros negros es algo diferente, sobre todo debido a que la relatividad especial nos dice que la velocidad de la luz es una constante universal. El concepto clave en el que los físicos se centran hoy es el horizonte de eventos: un límite teórico en el espacio a través del cual puede pasar un objeto en una dirección pero no en otra. Dado que la luz no puede escapar, el horizonte de eventos es lo que hace que sea negro un agujero negro.

El horizonte de eventos es algo frustrante para muchos astrofísicos, porque la física interesante, lo que hay más allá de las leyes conocidas del Universo, ocurre dentro de él, por lo que está oculto para nosotros.

Lo que le gustaría a los físicos, por tanto, es una forma de librarse del horizonte de eventos y exponer el funcionamiento interno al escrutinio adecuado. Hacer esto significaría destruir el agujero negro, pero revelaría algo mucho más extraño y exótico.

Ahora, Ted Jacobson de la Universidad de Maryland y Thomas Sotiriou de la Universidad de Cambridge explican cómo podría hacerse esto en una interesante y notablemente accesible descripción del reto.

En la relatividad general, la condición matemática para la existencia de un agujero negro con un horizonte de eventos es simple. Sigue ésta desigualdad: M² > (J/M)² + Q², donde M es la masa del agujero negro, J es su momento angular y Q es su carga.

Librarse del horizonte de eventos es simplemente una cuestión de incrementar el momento angular y/o carga de este objeto hasta que se invierta la desigualdad. Cuando esto sucede, el horizonte de eventos desaparece y emerge el exótico objeto tras él.

A primera vista, esto parece fácil. La desigualdad sugiere que para destruir el agujero negro, todo lo que necesitas es proporcionarle momento angular y carga.

Pero esto esconde una multitud de problemas. Para empezar, las cosas con momento angular y carga tienden a tener masa. Y en cualquier caso, la ecuación de arriba describe un estado estacionario. Alimentar a un agujero negro crea un estado dinámico y no garantiza que el objeto se asentará en un estado estacionario de nuevo sin desprenderse del momento angular y la carga que le hemos proporcionado.

De hecho, los cálculos son tan endemoniados que han desafiado todos los intentos de dominarlos. "Actualmente nadie sabe qué sucedería", dicen Jacobson y Sotiriou.

¿Qué revelaría un agujero negro sin horizonte de eventos? Ahí es donde la física se pone filosófica. Las matemáticas aquí indican que el espacio-tiempo se hace infinitamente curvado, creando lo que los astrofísicos conocen como singularidad.

Para un físico común, una singularidad es un indicador de que una teoría ha colapsado y se necesita una nueva teoría para describir lo que está pasando. Es una cuestión de principios que las singularidades sean objetos matemáticos, no físicos, y que cualquier "agujero" que sugieran no existe en el tejido del Universo, sino en nuestra comprensión del mismo.

Los astrofísicos son diferentes. Tienen una fe tan extraordinaria en sus teorías que creen que realmente hay singularidades dentro de los agujeros negros. Algunos como Roger Penrose y Stephen Hawking incluso han demostrado que las singularidades son inevitables en el colapso gravitatorio.

Para ellos, eliminar el horizonte de eventos alrededor de un agujero negro genera la emocionante propuesta de revelar una singularidad desnuda. Cuando esto suceda, seremos capaces de mirar al infinito.

Esto parece extraño.

Destruir un agujero negro de esta forma está ligado a revelar una nueva física. Pero sea lo que sea esto, estaría ligado a permanecer bien oculto hasta que tengamos una teoría que describa mejor lo que sucede en tales extremos. O hasta que observemos uno de estos objetos en algún lugar del cielo nocturno.

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Agujeros negros retrógrados podrían crear chorros más grandes

Los agujeros negros supermasivos que tienen un giro retrógrado son más potentes y producen chorros de gas más intensos.

Concepción artística que muestra una galaxia con un agujero
negro supermasivo en su núcleo. El agujero negro está
disparando chorros de ondas de radio.

El ir en contra de la corriente puede llegar a ser un poderoso movimiento de los agujeros negros. Una nueva investigación sugiere que los agujeros negros supermasivos que giran hacia atrás podrían producir chorros de gas más 'feroces'. Los resultados tienen grandes implicaciones en cuanto a cómo cambian las galaxias con el tiempo.

"Mucho de lo que ocurre en una galaxia completa depende de lo que está pasando en la minúscula región central donde se encuentra el agujero negro", dijo el astrofísico teórico David Garofalo, del Laboratorio de Propulsión a Chorro (Jet Propulsion Laboratory, JPL) de la NASA en Pasadena, California. Garofalo es el autor principal de un nuevo artículo que apareció en línea el 27 de mayo en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Otros autores son Daniel A. Evans, del Instituto de Tecnología de Massachusetts en Cambridge, Mass., y Rita M. Sambruna del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland.

Los agujeros negros son inmensas distorsiones del espacio y el tiempo con una gravedad que es tan grande, que ni la luz puede escapar. Los astrónomos saben desde hace más de una década que todas las galaxias, incluyendo nuestra propia Vía Láctea, están ancladas por agujeros negros enormes llamados agujeros negros supermasivos, que contienen miles de millones de veces la masa solar. El agujero negro está rodeado y alimentado por discos de gas y polvo, llamados discos de acreción. Potentes flujos de chorro desde abajo y por encima de los discos como lásers, y feroces vientos que salen desde los propios discos.

Los agujeros negros pueden girar en la misma dirección que los discos, llamados agujeros negros prógrados, o en la dirección contraria, los llamados agujeros negros retrógrados. Durante décadas, los astrónomos pensaron que mientras más rápido era el giro del agujero negro, más poderoso era el chorro. Pero hubo problemas con este "paradigma del modelo de giro". Por ejemplo, algunos agujeros negros prógrados carecían de chorros.

Garofalo y sus colegas han estado muy ocupados plegando el modelo en su cabeza. En trabajos anteriores, propusieron que los agujeros negros retrógrados arrojan los chorros más poderosos, mientras que los chorros de los agujeros negros prógrados son más débiles o no existen.

El nuevo estudio vincula su teoría con las observaciones de las galaxias a lo largo del tiempo, o a diferentes distancias de la Tierra. Se observaron tanto galaxias "radio-intensas" con chorros, y "radio-tranquilas" con chorros débiles o sin chorros. El término "radio" viene del hecho de que estos chorros particulares disparan haces de luz sobre todo en forma de ondas de radio.

Los resultados mostraron que las galaxias radio-intensas más distantes son alimentadas por agujeros negros retrógrados, mientras que los objetos más cercanos relativamente tranquilos en radio tienen agujeros negros progrados. Según el equipo, los agujeros negros supermasivos evolucionan con el tiempo desde un estado retrógrado a uno progrado.

"Este nuevo modelo también resuelve una paradoja en el paradigma de los discos antiguos", dijo David Meier, un astrofísico teórico del JPL que no participó en el estudio. "Ahora todo encaja perfectamente en su lugar".

Los científicos dicen que los agujeros negros retrógrados disparan chorros más potentes porque hay más espacio entre el agujero negro y el borde interior del disco orbital. Esta diferencia proporciona más espacio para la acumulación de campos magnéticos, que alimenta los chorros, una idea conocida como la conjetura de Reynolds en honor del astrofísico teórico Chris Reynolds de la Universidad de Maryland, College Park.

"Si te imaginas a ti mismo tratando de acercarte a un ventilador, puedes imaginar que te mueves en la dirección de rotación igual que las aspas del ventilador, esto haría todo más fácil", explicó Garofalo. "El mismo principio se aplica a estos agujeros negros. El material que orbita a su alrededor en un disco se acercará más a los que estén girando en la misma dirección, frente a los que giran en sentido contrario".

Los chorros y los vientos juegan un papel clave en la configuración del destino de las galaxias. Algunas investigaciones muestran que los chorros pueden retrasar e incluso evitar la formación de estrellas no sólo en la propia galaxia anfitriona, sino también en otras galaxias cercanas.

"Los chorros transportan enormes cantidades de energía a las afueras de las galaxias, desplazando grandes volúmenes de gas intergaláctico, y actuando como agentes de retroalimentación entre el centro de la galaxia y el medio ambiente a gran escala" , dijo Sambruna. "Comprender su origen es de interés primordial en la astrofísica moderna."

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