¡Son unos de los objetos mas fascinantes del Universo! Son zonas del espacio de cuyo interior no puede escapar ninguna señal, (ni luminosa, ni material), a causa de la intensísima atracción gravitatoria ejercida por la materia allí contenida.

Algunos agujeros negros son el resultado del final catastrófico de una estrella muy masiva y poseen masas comparables a las de las estrellas: son los agujeros de masa estelar.

Otros agujeros negros se forman mediante procesos diferentes en contextos extragalácticos, como los que ocupan los centros de la mayoría de galaxias: se trata de los agujeros negros supermasivos.

Una estrella se forma cuando una inmensa cantidad de hidrógeno se va juntando al atraerse debido a la fuerza de la gravedad. Cuando los átomos están muy cerca unos de otros y muy calientes empiezan a fusionarse: cuatro átomos de hidrógeno se convierten en uno de helio. Esta fusión nuclear produce una gran cantidad de energía que, al escapar de la estrella, genera una presión hacia afuera de la misma. Esta presión compensa la fuerza de la gravedad que presiona hacia el interior. La estrella queda en equilibrio y se mantiene así mientras tenga suficiente hidrógeno para fusionar. Cuando este se acaba puede, dependiendo de si la estrella tiene suficiente masa, fusionar el helio en elementos más pesados. En este proceso la estrella aumenta de tamaño y pierde sus capas externas. Pero si la masa es suficientemente grande quedará mucha una vez que ya no se produzca energía: nada puede ahora compensar a la fuerza de la gravedad y los átomos siguen juntándose. Llega un momento en que los electrones de dichos átomos están muy cerca unos de otros y se repelen eléctricamente. Si esa fuerza compensa a la gravedad los átomos no se siguen acercando y se recupera el equilibrio de fuerzas. Es lo que llamamos una enana blanca. Estos astros son tan densos (la materia está tan compactada) que un litro de su materia pesaría en la superficie terrestre millones de kilos. Las enanas blancas tienen, aproximadamente, el tamaño de la Luna, pero la masa del Sol. 

Para escapar de la gravedad de la Tierra tenemos que alcanzar una velocidad de 11,19 Km/s (recorrer 11,19 kilómetros cada segundo). Para escapar de la gravedad de una enana blanca necesitaríamos una velocidad de casi 10000 Km/s. ¿Qué pasa si hay tanta masa que la repulsión entre electrones no compensa la fuerza de la gravedad? En ese caso los átomos colapsan debido a la presión y los núcleos se aproximan tanto que se forma una masa de neutrones (una de las partículas que forman el núcleo del átomo) “pegados” unos a otros. Aquí entra en juego la mecánica cuántica que impide que dos neutrones ocupen la misma posición. Esto genera una inmensa fuerza hacia fuera que puede compensar la de la gravedad: se vuelve al equilibrio formando un astro que llamamos estrella de neutrones. La masa de estos astros es aproximadamente el doble de la del Sol pero su radio es apenas de 6 kilómetros. Su densidad es tan grande que un litro de esa materia pesaría quinientos billones de kilos (500000000000000) en la superficie terrestre. Para escapar de su gravedad necesitaríamos una velocidad de, aproximadamente, 200000 Km/s. ¡Dos tercios de la velocidad de la luz! Pero ¿qué pasa si la masa es tan grande que las fuerzas cuánticas no consiguen compensar la fuerza de la gravedad? Entonces nada puede impedir que la materia se siga uniendo. Se va concentrando en menos espacio hasta que parece (esto sigue siendo objeto de discusiones y estudios científicos, pero el resultado final para nosotros es el mismo) que se une toda la masa en un único punto. En dicho punto (que llamamos singularidad) la densidad sería infinita, la fuerza de la gravedad también sería infinita. Y, en particular, la velocidad de escape sería infinita. Pero nada puede moverse a mayor velocidad que la luz en el vacío (300000 Km/s). Así que nada puede escapar de las cercanías de la singularidad. Sólo objetos lo suficientemente alejados de dicho punto puede escapar. ¡Esto incluye a la luz! Toda la luz que esté cerca de la singularidad se queda allí, termina cayendo en la singularidad, no puede volver a salir. 

¿Cómo de cerca debe estar para que esto ocurra? Depende de la masa concentrada en la singularidad: cuánto mayor sea mayor será la distancia a la que hay que estar para poder escapar. La distancia límite, es decir, la mínima para que pueda escapar la luz a la atracción gravitatoria de la singularidad, se llama horizonte de sucesos. Todo lo que traspase esa “frontera” no puede volver a salir (insisto, incluida la luz). Entonces ¿cómo veríamos a ese astro? La respuesta es que no lo veríamos. Nada sale de él, nada lo traspasa: no lo vemos y no vemos lo que hay detrás del mismo. En un fondo estrellado veríamos un agujero sin luz, sin estrellas. De ahí el nombre de agujero negro. En la red se pueden encontrar fotos obtenidas de agujeros negros. Por ejemplo: https://www.bbc.com/mundo/noticias-47880446 

AGUJEROS NEGROS ¿QUÉ SON? Vamos a comenzar por desarrollar unas bases que luego nos permitan avanzar en este complejo mundo de los agujeros negros. La materia está compuesta por átomos, que sabemos que están compuestos por un núcleo de protones y neutrones rodeado por unas capas de electrones. Si el núcleo del átomo fuera una esfera del tamaño de una naranja, sus electrones orbitarían a unos 50 kms de distancia, lo que significa que el átomo está prácticamente vacío. Si la esfera de esa naranja no estuviera formada por átomos con sus electrones sino sólo por sus núcleos, en lugar de 100 gramos, esa naranja pesaría 100 x 10e15 gramos, esto es 10e11 toneladas, dicho de otra manera, 100.000 millones de toneladas. 

Con estas cifras llegamos a un punto donde comenzar a entender qué es una estrella de neutrones, paso previo para ver qué es un agujero negro. Hay estrellas que por su tamaño finalizan su vida “explotando”, lo que se conoce como supernova, que tras su enfriamiento se encoge de tal manera y tanta violencia que se convierten en un cuerpo formado mayormente por solo neutrones de tan solo 15 kms de diámetro con lo que su densidad sería la de la naranja a la que nos referimos antes pero su masa es la equivalente a medio millón de planetas como nuestra Tierra. El colapso es el suceso en el que la materia por su enorme masa y densidad se contrae sobre sí misma, convirtiéndose en otro tipo de materia “comprimida y deforme” por esa presión y de mayor densidad aún. 

Hay estrellas de neutrones de unas dimensiones y masa tal que rompen su propio equilibrio y vuelven a colapsar sobre sí mismas creando lo que conocemos como agujero negro. Igual sucede cuando dos estrellas de neutrones se atraen y se unen, superando con ello unas dimensiones y masa tal que su materia vuelve a colapsar para que, de esa unión, surja el agujero negro. Agujero negro, un cuerpo de dimensiones mucho menores a la estrellas de neutrones que colapsaron pero mantuvo la misma masa. Esto quiere decir que la densidad de este nuevo cuerpo no se puede ni imaginar, aunque sí se sabe que la posible imagen o luz que pueda emanar de él no llega a salir con lo que no se puede ver, de ahí el término agujero negro. 

Sólo se puede saber donde está por el efecto que causa su “infinita” fuerza gravitatoria sobre otros cuerpos e imágenes que pueden merodear a cierta distancia de ellos. Veamos ahora ese efecto por el cual ni la luz puede escapar de él. Imaginemos que lanzamos una piedra hacia arriba. La piedra volverá a caer por la gravedad terrestre. Si la lanzamos más fuerte, llegará más alto, pero volverá a caer. Si consiguiéramos lanzarla a 11km/seg, esto es, unos 40.000 km/hr, algo totalmente imposible, la piedra lograría escapar de la gravedad terrestre y se perdería en el espacio. En la Luna, bastaría con lanzar la piedra a unos, también imposible, 8.500 km/hr para que la piedra ya no regrese. Pues bien, hay unos cuerpos que aunque lancemos la piedra a 300.000 km/seg (velocidad de la luz) no conseguimos que escapen y volverán siempre al “suelo”. Esto es lo que sucede en un agujero negro, la luz y con ella, su posible imagen, cuya velocidad es la máxima alcanzable en el universo, no logra escapar. Hemos empleado el simil de la piedra para hacer una entendible equiparación relativista. Sería la siguiente: si la luz no puede escapar “regresando” a donde salió, tampoco existe el tiempo, está detenido. El agujero negro como materia de densidad, llamemos “infinita”, genera alrededor suyo otra esfera virtual que llamamos “frontera de sucesos”, a partir de la cual no se escapa nada, ni como hemos dicho, la luz. Es por lo que fuera de esa frontera de sucesos no podemos saber absolutamente nada de lo que ocurre en su interior. Cualquier cuerpo, estrella, o galaxia que se aproxime a un agujero negro terminará siendo devorada por éste, con lo que se hará más masivo y potente.

Con esto ya entramos en términos relativistas que serían bastante más complejos de explicar como la deformación del espacio/tiempo en sus inmediaciones. Añadir que se supone que en el centro de todas las galaxias existe un agujero negro de los que se denominan supermasivos. Las últimas teorías sobre el universo hablan de que todo irá desapareciendo conforme estos agujeros negros devoren estrellas, galaxias y todo lo que existe. Esto último, afortunadamente, está pendiente de ser demostrado. Decimos afortunadamente, porque terminar devorado por un monstruoso agujero negro no sería un final muy poético para este maravilloso universo que conocemos o ¿quizá, tras ser devorados, entramos en otro Universo?