Origen

    Uno de los mayores espectáculos que nos depara el Universo son la explosiones de Supernova (quizás los habitantes de planetas cercanos a la estrella en explosión no piensen lo mismo). Acaban su vida de esta forma las estrellas con una masa superior a unas 8 masas solares. Tras la colosal explosión todo lo que queda de la estrella original es un núcleo de materia extremadamente densa. Según la masa de este núcleo (depende a su vez de la masa de la estrella original) estaremos ante una enana blanca (hasta 1.4 masas solares), una estrella de neutrones (entre 1.4 y 3 masas solares) o ante un cuerpo (mayor de 3 masas solares) que se colapsa bajo su propia gravedad hasta concentrar su masa en un punto que llamamos singularidad (es más bien un concepto matemático, pues en realidad no concentrar su masa en un punto sino en un radio muy pequeño). Esto ultimo es lo que se conoce como agujero negro (AN en lo sucesivo), debido a que ejerce una fuerza de atracción en sus cercanías tan grande que ni siquiera la luz es capaz de escapar y por tanto desde el exterior solo somos capaces de ver un punto negro.

Horizonte de acontecimientos

    El punto en el que la fuerza de atracción no permite escapar ni siquiera la luz se conoce como horizonte de acontecimientos (HA en lo sucesivo). Este punto de no retorno se situará a un distancia del AN proporcional a su masa, así para AN supermasivo este HA puede estar a años-luz del mismo, mientras que pasa AN de poca masa coincide casi con su radio..

Detección

    Según lo expuesto anteriormente parecería imposible detectar un AN. Sin embargo su presencia puede ser detectada gracias a las interacción de este con su entorno:

•     En sistemas binarios en los que una de los cuerpos es un AN y otro una estrella convencional, se observa una gran influencia gravitatoria sobre su compañera, lo cual permite deducir su presencia aunque sea invisible.

•     Cuando en sus cercanías se encuentra gas, este es atraído y por tanto acelerado a medida que se acerca.  Llega un momento en que la velocidad del gas es tal que se calienta y empieza a emitir radiación (la mayor parte en forma de rayos X). Es precisamente esta radiación la que podemos detectar.

    El núcleo de la Vía Láctea, así como el de otras galaxias, emite grandes cantidades de rayos X, lo cual parece indicar que estos núcleos están formados por AN altamente masivos (del orden de millones de masas solares). Incluso los Quasars parecen tener AN en sus núcleos supermasivos (mil millones de masas solares aprox.).

   Hasta ahora hablamos de los AN como objetos masivos. Sin embargo, se ha especulado con la existencia de mini-AN del tamaño de núcleos atómicos y que habrían sido creados en el Big Bang. No se ha tenido constancia experimental de la existencia de los mismos, aunque de ser cierta la teoría expuesta en el párrafo siguiente, estos ya se habrían evaporado hace tiempo.

Evaporación

   Hasta no hace mucho tiempo se creía que los AN prolongaban su vida indefinidamente. Fue Stephen Hawking en la década de los 70 quien sugirió un proceso por el cual los AN van perdiendo materia progresivamente hasta evaporarse. El proceso se basa en lo que se conoce como "fluctuaciones del vacío", que consisten en que ocasionalmente en el Universo se crean pares partícula-antipartícula de la nada que inmediatamente se aniquilan con lo cual la energía consumida en la creación de las partículas es repuesta en la aniquilación. Estas fluctuaciones toman prestada la energía de su entorno para devolverla inmediatamente. El problema se da cuando estos pares se crean en las cercanías del HA y una de las particulas es absorbida por el AN mientras que la otra, al haber desaparecido su compañera, no puede aniquilarse y es observada desde el exterior como una radiación emitida por el AN. La energía que ha sido necesaria para la creación de las partículas es obtenida del AN. el cual poco a poco va perdiendo su masa. El proceso es tan sumamente lento para AN de tamaño medio-grande (el tiempo media de desintegración de los protones es incluso menor que el que tardarían en evaporarse estos AN) que dicha emisión apenas consigue elevar la temperatura del AN por encima del cero absoluto. Sin embargo a medida que el AN va perdiendo masa su temperatura aumenta hasta que llega un momento, cuando el radio del AN es menor de un núcleo atómico, en el que el AN explota evaporandose por completo.

Viaje al interior de un agujero negro

    Supongamos que un astronauta se embarca en una nave espacial dispuestos a explorar el interior de un AN de gran masa (para poder contemplar que hay dentro del HA, al menos durante un tiempo), mientras que alguien  observa a una distancia prudencial. Vamos a describir como sería el viaje desde los dos puntos de vista:

•     Astronauta: se dirige hacia el AN con el motor a su máxima potencia, sin embargo, y aunque se encuentra bastante cerca no nota cambios en la gravedad, de hecho, continúa en situación de ingravidez (esto es debido a que tanto la nave como el astronauta se ven atraídos con igual fuerza con lo cual en el sistema aislado, la gravedad resultante es cero). El cielo parece normal aunque cada vez se ven los objetos mas distorsionados y con colores distintos (a medida que nos acercamos el aumento de la gravedad curva la trayectoria de los fotones y además dado que nuestra velocidad es ya considerable, la luz visible comienza a aparecer desplazada)

    El astronauta cruza el HA (ya no hay vuelta atrás). Ahora todo es negro excepto un pequeño sector circular sobre su cabeza donde parece haberse concentrado el cielo. Además comienza a sentir cierta tensión en su cuerpo, una tensión que va aumentando a medida que se acerca, hasta el momento en que todo termina (en las proximidades del AN la atracción que sufren sus pies es superior a la que sufre su cabeza, cuando esta diferencia es suficientemente grande el astronauta es estirado como un espaghetti y posteriormente despedazado por las fuertes fuerzas de marea del AN). Todo esto ocurriría en segundos, dependiendo esta duración de la masa del AN (a mayor masa mayor duración del viaje).

 

 
•     Observador: Comienza viendo como la nave se dirige a gran velocidad, pero a medida que la nave se acerca al HA ve como disminuye la velocidad y el color de la nave se va tiñendo de rojo. La nave ya de un totalmente roja y prácticamente inmóvil se va difuminando hasta que en cierto momento desaparece. Lo que sucede en este caso es que según la nave se acerca al HA la luz que emite dicha nave es frenada por la gravedad hasta el punto de que el ultimo fotón que la nave emitiese tardaría un tiempo infinito en llegar al observador. Si solo sucediese eso el observador vería una imagen de la nave inmóvil sobre el HA por toda la eternidad. Sin embargo, la gravedad también desplaza la longitud de onda de la luz hacia el rojo de manera que la imagen de la nave se va tiñendo de rojo, luego la imagen desaparece pues la luz se ha desplazado hacia el infrarrojo y ya no es visible para el observador (aunque si detectable con el instrumental adecuado). El desplazamiento continúa y la imagen aparecerá como ondas de radio hasta que en cierto momento la longitud de onda se hace tan grande que es ya del todo indetectable.

 

AN en el núcleo de la galáxia NGC 4151 con los colores representando la velocidad con la que el gas está siendo absorbido.

Imágenes de tres galáxias con enormes AN en sus núcleos.

Imágen de la galáxia NGC 6251 en el ultravioleta, con un AN en el núcleo.

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