Cuatro secretos sobre los agujeros negros que deberías saber

Los agujeros negros son uno de los eventos cosmológicos más fascinantes y conocidos del Universo. Este hecho da lugar a una larga lista de información errónea y «mitos» sobre ellos: son grandes aspiradoras espaciales, son lo más peligroso del cosmos… pero ¿cómo son realmente?

Agujeros negros

Los agujeros negros son deformaciones espaciales que se producen debido a la concentración de mucha masa en un punto de elevada densidad. La gravedad es la ayudante del espacio, que hace que este se curve infinitamente. En el final de esa deformación se encuentra la singularidad (lugar donde la física que conocemos deja de funcionar, considerándose como el fin del espacio y el tiempo).

Imagina una malla elástica, si tirase una canica tan densa que la malla se curvase hasta donde no la pudiera ver, estaría formándose un agujero negro.

En la imagen podemos ver un ejemplo (simulado) de agujeros negros
Simulación de agujero negro

¿Cómo se forman y cómo podemos clasificarlos?

Estos eventos pueden formarse a partir de estos cuatro mecanismos:

  • Agujeros negros primordiales, creados en la edad temprana del Universo por fluctuaciones de densidad. Tienen una masa unas diecisiete veces menor que el Sol y no tenemos evidencia experimental de ellos (hasta día de hoy).
  • Agujeros negros estelares, se producen con la muerte de una estrella muy masiva. Cuando su núcleo deja de fusionar correctamente (y empieza a producir materiales pesados como el hierro), el equilibrio entre la gravedad y la energía de la estrella se rompe, colisionando de esta forma la estrella sobre sí misma. Su masa suele rondar entre una y diez veces la masa del Sol.
  • Agujeros negros masivos, provienen de la fusión de dos agujeros negros, con una masa de entre veinte y sesenta veces la del Sol.
  • Agujeros negros supermasivos, se encuentran en los centros galácticos y su masa puede llegar hasta mil millones la masa solar.

¿Cuáles son sus partes?

Empezando desde fuera, los agujeros negros están formados por:

Horizonte de sucesos, también conocido como punto de no retorno. Se trata de la zona límite de la cuál no puede escapar nada, ni la luz. No es un lugar característico en el espacio, es decir, si estuviésemos acercándonos a un agujero negro no sabríamos si hemos pasado dicho horizonte o no.

Ergosfera, es la región alrededor de un agujero negro en rotación. Aquí, incluso el espacio-tiempo se arrastra en la dirección de rotación.

En esta imagen aparecen las partes principales de los agujeros negros: disco de acreción, horizonte de sucesos y singularidad.
Partes principales de un agujero negro

Disco de acreción, se trata de una estructura en forma de disco compuesta por toda la materia que entra en el horizonte de sucesos y queda rotando en la ergosfera.

Singularidad, encontrándose en el centro del agujero negro, es el final del espacio-tiempo que conocemos.

Cuatro secretos de agujeros negros que deberías saber

NO son grandes aspiradoras espaciales

Está claro que el tirón gravitatorio que poseen los agujeros negros es increíblemente grande, tanto que el espacio en ellos se curva hasta el infinito (singularidad). Esta característica no hace que «engullan» todo su entorno, ni mucho menos.

Podemos hablar del horizonte de sucesos como el límite que marca si un cuerpo quedará atrapado por el agujero negro o, por lo contrario, saldrá de él.

Imagina que nuestro Sol no existe y que en su lugar hay un agujero negro. La Tierra y todos los planetas que se encuentren fuera del horizonte de sucesos quedarán de igual forma que ahora, orbitándolo, sin caer en él.

Por este motivo, NADA será atrapado por un agujero negro, a no ser que cruce el horizonte de sucesos, donde ni la luz podría escapar.

Ni la luz puede salir de ellos

La velocidad de la luz es una constante universal y es la máxima velocidad alcanzable en el Universo. Para entender qué pasa con la luz cerca de un agujero negro imaginemos lo siguiente:

Si estamos en la Tierra y tiramos una pelota hacia arriba, esta caerá por la acción de la gravedad. Sin embargo, si por lo contrario queremos que la pelota escape de la tierra, tendremos que aplicarle una fuerza que supere a la de la gravedad, alcanzando así una velocidad de escape que dotará a la pelota de la aceleración necesaria para salir de la órbita terrestre. La velocidad de escape de la Tierra es de 11,19 km/s, es decir, para que un cuerpo abandone nuestro planeta deberá cumplir con esa velocidad como mínimo.

gráfico presentando la diferencia entre velocidad de escape y velocidad orbital

En el caso de los agujeros negros, la velocidad que debe tener un cuerpo para salir de ellos es superior a la de la luz.

Justo en el horizonte de sucesos, la luz puede quedar infinitamente girando, siempre que mantenga su velocidad constante. En el momento en el que ese fotón pierda un mínimo de energía (y por lo tanto velocidad) caerá inevitablemente hacia la singularidad, ya que es imposible superar la velocidad de la luz.

Están vacíos por dentro

Imagina el agujero negro como un pozo de agua muy muy profundo, donde el fondo sería la singularidad. Si echamos agua por el pozo, debido a la fuerza gravitatoria, caerá inevitablemente hacia el fondo de este. Nada puede quedarse parado en medio del pozo, ¿verdad?

Lo mismo sucede con agujeros negros. La materia que entra en ellos se ve fuertemente afectada por la gravedad, siendo atraída instantáneamente hacia la singularidad. Como nada puede quedarse «estático» dentro de estos eventos, sino que avanza todo hacia la singularidad, al igual que el agua cayendo hacia el fondo del pozo, podemos afirmar que los agujeros negros están vacíos.

En este gif se aprecia como nada se puede quedar quieto en los agujeros negros
Materia cayendo hacia la singularidad

Emiten radiación

¿Qué pasará con las fluctuaciones de partículas y antipartículas cerca del horizonte de sucesos de un agujero negro? se preguntó Hawking hace unos 50 años. Poco tiempo después postuló su teoría: Radiación de Hawking.

El vacío existente en todo el cosmos no es como parece. Llamamos vacío al conjunto de fluctuaciones constates de partículas y antipartículas. Como el choque de una partícula con su antipartícula hace que ambas desaparezcan, podemos considerar al conjunto como algo «vacío».

Imagina que se crea un par de partícula y antipartícula justo en el horizonte de sucesos. Una de ellas caerá inevitablemente en la singularidad del agujero negro mientras que la otra, por conservación de energía, logrará escapar de él. Este efecto produce la impresión de que el agujero negro está emitiendo radiación.

radiación de hawking en agujeros negros
Pares de partículas y antipartículas en el horizonte de sucesos

Gracias a esta radiación, podría existir (teóricamente) una civilización alrededor de un agujero negro. Imagina un mundo en forma de donut, situado fuera del horizonte de sucesos, y coincidiendo el centro con el agujero negro. Como este último emite radiación, los habitantes podrían almacenarla y vivir perfectamente a costa de ella.

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