Astronomía para ‘dummies’: cómo entender los agujeros negros y la foto de M87*

La semana pasada la Humanidad dio un vistazo a lo invisible con la publicación de la primera fotografía de un agujero negro. La imagen de un borroso anillo rojizo y amarillento con el centro negro fue revelada el 10 de abril en Bruselas y simultáneamente en Santiago de Chile, Shanghai, Tokio, Taipei y Washington por miembros del proyecto Telescopio del Horizonte de Sucesos (EHT), una red de ocho observatorios situados en distintos puntos del mundo.

La foto corresponde al agujero negro supermasivo ubicado en el centro de la galaxia M87, a 53,3 millones de años luz de la Tierra, al que los científicos se refieren como "estrella M87".

Su publicación marca un antes y un después en la historia de la ciencia y marca un hallazgo histórico para la Humanidad al retratar uno de los fenómenos más desconocidos del Universo.

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¿Pero qué son exactamente los agujeros negros y cómo entenderlos?  En BLU Radio habla Alex Riveiro, uno de los divulgadores científicos más reconocidos de habla hispana y que cuenta con más de 204.000 seguidores en su cuenta de Twitter, red social en que comparte hilos que se vuelven virales por la manera como explica la historia y los fenómenos más curiosos del mundo de la astronomía.

Y es que a la par que se publicaba la imagen, Riveiro reaccionó con un nuevo hilo publicado desde su perfil que tuvo mensajes con más de 7.400 retuits y más de 16.000 likes:
 

En diálogo con La Nube, el español dio una explicación para ‘dummies’ de qué es un agujero negro y ayudó a entender la dimensión de la noticia:

La Nube: ¿Qué es un agujero negro?

Alex Riveiro: Un agujero negro es el cadáver de una estrella. En realidad, hay dos tipos de agujeros negros: están los agujeros negros de masa estelar que son los que se forman cuando muere una estrella muy masiva, mucho más masiva que el Sol, lo único que queda es la gravedad porque esa estrella ya no está generando energía y esa energía lo que hace es contrarrestar el centro de la gravedad, por eso una estrella mientras está viva, está en equilibrio – la energía que genera empuja contra la gravedad, la gravedad intenta colapsarla y está en equilibrio–

¿Qué pasa? Cuando se agota ese combustible solo queda la gravedad y, según lo masiva que sea la estrella, pueden pasar diferentes cosas. En el caso del Sol, se descompensa hasta el punto en el que los electrones actúan como freno de la gravedad y se convierte en una Enana Blanca.

(…) Y un agujero negro es un objeto con una gravedad tan grande que ni siquiera la luz puede escapar y la luz es lo más rápido que hay en el universo, viaja a 300.000 kilómetros por segundo, no hay nada que pueda alcanzar la velocidad de la luz, no se puede viajar a la velocidad de la luz y por tanto, claro, si ni siquiera la luz puede escapar de ahí es un lugar en el que nos encontramos con un fenómeno extremo, no hay ningún otro lugar en el universo en el que podamos observar ese comportamiento que impide que la luz escape. Y en este caso en particular, es un agujero negro supermasivo lo que hemos observado.

LN: ¿Cómo fotografiaron el agujero negro M87 si se dice que es invisible?

AR: En el caso de M87, lo que tenemos es que, a su alrededor hay un disco de material, que está girando a su alrededor, está interactuando por medio de la gravedad con el agujero negro y tiene una temperatura muy alta, entonces ese calor, esa energía, sí la podemos ver porque el disco brilla

¿Y qué es lo que estamos viendo en esa fotografía entonces? Es la sombra del agujero negro, porque no lo podemos ver, pero sí proyecta una sombra, es decir, un agujero negro es una esfera en el espacio, es un objeto físico, no es un agujero a pesar de lo que diga su nombre, y lo que vemos es la sombra proyectada en el disco que hay a su alrededor.

LN: ¿Por qué la foto de M87 se ve desenfocada o distorsionada?

AR: Bueno, pues porque lo que en realidad estamos observando es un objeto que dentro de la escala cósmica es muy pequeño.

Es verdad que cuando pensamos en el tamaño que tiene nos parece muy grande porque aproximadamente el diámetro de M87* es unos 40.000 millones de km, una cosa así, pero claro, lo estamos viendo a 54 millones de años luz y en realidad, en comparación al tamaño de una galaxia como M87, por ejemplo -que mide 120.000 años luz-, estamos viendo algo muy pequeñito.

Entonces, para poder verlo ha hecho falta un telescopio que se llama el Telescopio de Horizonte de Sucesos, que en realidad está formado por una red de telescopios distribuidos por todo el planeta que funcionan juntos en sincronía y lo que conseguimos con esa técnica es que funcione como si fuese un solo telescopio con el diámetro de la Tierra.

Es decir, estamos utilizando un telescopio realmente grande para intentar ver un objeto que está muy lejos y esto es lo mejor que se puede conseguir, al menos por ahora.

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LN: ¿Por qué esa fotografía marca un antes y un después en la historia de la ciencia?

AR: Pues sí, es un momento histórico, de eso no hay ninguna duda. El por qué es precisamente porque ahora que podemos ver un agujero negro de forma directa en la naturaleza quiere decir que todas las predicciones que se pueden hacer a partir de la teoría de la relatividad de Einstein, por ejemplo, ahora se pueden comprobar, ahora podemos ver si en el mundo real encaja lo que nos dice la teoría de la relatividad con lo que vemos.

Y lo cierto es que en realidad ya en la primera foto se ha visto que sí, porque una de las predicciones que hace la teoría de la relatividad de Einstein es que si pudiésemos ver la sombra de un agujero negro lo que deberíamos ver es una forma circular, que es exactamente lo que se ve en la fotografía, y nos va a servir pues para ver esos modelos que se han ido desarrollando en estas décadas, que los físicos teóricos han estado creando.

LN: ¿Qué hay dentro de un agujero negro?

AR: La respuesta técnicamente correcta es que no lo sabemos. El agujero negro tiene una región que se llama el horizonte de sucesos -que de ahí vienen el nombre del telescopio–, que es la que marca el punto a partir del que la luz no puede escapar y el hecho de que la luz no pueda escapar quiere decir también que no podemos ver dentro del agujero negro.

Entonces, lo que sabemos es gracias a la teoría, y lo que nos dice la teoría, las matemáticas y la relatividad de Einstein, es que en el centro de un agujero negro hay un punto que llamamos una singularidad, porque en realidad es una forma elegante de la ciencia de decir que no sabemos qué es lo que pasa.

Lo que sucede dentro de un agujero negro es que la física, tal y como la conocemos, se rompe, tenemos un punto con una gravedad infinita y con una densidad infinita también. Entonces, la explicación la podríamos hacer más enrevesada y podríamos decir que bueno, es que el espacio esta curvado sobre sí mismo y por lo tanto no puede escapar, pero en realidad la explicación más sencilla es que no lo sabemos exactamente.

Es decir, lo que sabemos es que un agujero negro absorbe el material que está demasiado cerca que atraviesa el horizonte de sucesos y más allá, qué es lo que pasa con ese material, lo podemos imaginar, podemos suponer cómo se desintegra, etc. y que termina llegando a la singularidad, al centro del agujero negro, pero qué pasa exactamente, solo podemos sospechar porque es imposible mirar el interior del horizonte de sucesos de un agujero negro.