Desde hace 6 años la comunidad científica ha podido observar agujeros negros gracias a la cooperación internacional (México ha tenido un papel relevante). Por primera vez, la existencia de estos enigmáticos sucesos en el espacio está corroborada y pronto podremos saber más sobre el origen del universo

Texto: Alejandro Ruiz

Fotos: NASA

CIUDAD DE MÉXICO. – Hace 5 años el mundo pudo observar por primera vez dos agujeros negros en el Universo. Antes de ese momento, su existencia  era una especulación  teórica; se conocían a través de teorías y páginas enteras en libros y ensayos. Pero nunca, ningún ser humano lo había confirmado por la visión.

Cien años atrás, cuando Einstein postuló su teoría de la relatividad, decir que en el espacio existía algo como un agujero negro, algo que rompía la continuidad temporal y física del universo parecía un disparate. Quizá por eso, la noticia que llegó en 2017 emocionó a Eréndira Huerta, astrofísica mexicana.

Ella es egresada de la UNAM, doctora en Ciencias, en astronomía. También tiene un postdoctorado en Astrofísica por la Instituto Nacional de Astrofísica de Italia. Eréndira ha dedicado su vida académica a observar, entender y explicar las galaxias y el Universo. Con emoción, comparte su punto de vista sobre estos sucesos:

“Los agujeros negros son objetos teóricos. Desde el siglo pasado son objetos que se saben que existen, se tiene evidencia indirecta de que existen, pero hasta 2017 es que se tiene la primera evidencia directa de una colisión de dos agujeros negros”.

Eréndira Huerta

El tamaño de un agujero negro, explica Eréndira, se mide a través de masas solares en un espacio compacto. Son objetos hipercompactos (no son enormes) en comparación con los soles. Son objetos que existen a miles de millones de años luz de distancia de nuestro planeta.

Eréndira precisa:

La colisión de un agujero negro “es tan híper energética que genera luz; y esa luz son las ondas gravitacionales. Y como es tan energético, estas ondas son muy pequeñas, casi imperceptibles. Lo que vimos fue el choque de dos agujeros negros con masas de 30 masas solares y el otro de 35 masas solares. El resultado de esta colisión fue de 62 masas solares”, pero de esas 62 masas sólo tres se convirtieron en luz –la famosa transformación de masa en energía– hasta llegar a nosotros.

Pero ¿cómo pudimos observar este evento que ocurrió a millones de años luz de nosotros? Huerta  recalca: “fue gracias a la cooperación internacional, como si hiciéramos de la Tierra un lente gigante”.

Científicos del mundo, uníos

Lo que los científicos percibieron en 2017 fueron las ondas gravitacionales del choque de esos dos agujeros negros. Estas ondas, equivalentes a tres masas solares en formas de luz, viajaron por el espacio hasta llegar a la Tierra.

“Tanto en Estados Unidos, como en Italia, pusieron interferómetros, que son arreglos en forma de escuadras kilométricas y estos arreglos son varios aparatos que simulan ser uno solo”. Los interferómetros son aparatos que captan las ondas de luz y su trayectoria. 

En 2016 “dos interferómetros encontraron una señal de una trillonésima de un metro»; es decir, una señal pequeñísima. Cuando se encontró la señal tanto en Estados Unidos como en Italia, a la par, se encontró la señal de una explosión de rayos gamma”.  Esto  se encontró en un telescopio desde un satélite orbital.

Aunque la señal de una trillonésima de un metro es demasiado pequeña, explica Eréndira, fue un gran hallazgo que permitió a las y los astrofísicos de todo el mundo decir, con certeza, que existían los agujeros negros.

A partir de ese momento, la comunidad científica internacional comenzó a explorar otras formas de buscar agujeros negros en el universo. Y en 2019, la búsqueda volvió a tener resultados.

Se trató de la imagen de un agujero negro híper poderoso de una galaxia elíptica gigante, la M87, que se encuentra a 53.5 millones de años luz –es decir, que la luz que nos permite ver el agujero tiene que viajar 53.5 millones de años para que podamos observarla-. A diferencia de los hoyos negros de 2016, que eran pequeños, el centro de la M87 es del tamaño de nuestro sistema solar.

En aquel momento, los científicos pudieron ver el horizonte de eventos, es decir, el punto de “no retorno” o el centro del agujero, donde cualquier cosa que entre será imposible que salga de ahí.

Pero “todo lo que está alrededor del horizonte de eventos brilla. Son de las cosas más brillantes del universo”, precisa Eréndira.

Y añade:

“Antes de caer al agujero negro todo es tan violento. Imagínate que tienes un sumidero de agua, y el agua empieza a caer. Lo que sucede en los agujeros negros es algo similar. Lo que nosotros podemos ver es como todo ese material está cayendo, pero una vez que pasa el horizonte de eventos ya no se sabe qué destino tiene”.

En resumen: en 2019 observamos ese horizonte de eventos, ese punto de no retorno. Y por ende, también vimos lo que está alrededor de él.

“Este horizonte de eventos se logró observar gracias a un interferómetro que es un conjunto de detectores repartidos por todo el mundo. Lo que significa que es como si tuviéramos un telescopio del tamaño de la tierra. Imagínate que tuvieras un lente del tamaño de la tierra, y con ese lente observas, y la tierra es ese lente”, precisa Eréndira.

Sin embargo, lo que pudimos ver no es propiamente una fotografía del agujero negro y su horizonte de eventos, sino una imagen reconstruida a partir de todos los observatorios y telescopios del mundo que participaron en esto.

Eréndira lo dice con orgullo, “también participó México con el Gran Telescopio Milimétrico ubicado en la sierra de Puebla (…). Los seres humanos nos podemos poner de acuerdo para un descubrimiento colectivo. Decían que eso era imposible, pero 20 años después es posible gracias a la técnica. Es maravilloso”.

2022: sagitario A* el hoyo negro de nuestra galaxia

A su vez, recientemente este año, 2022, las imágenes de otro agujero negro, y en este caso súper masivo en la vía láctea, el Sagitario*A, emocionaron a toda la comunidad científica. Es este pequeño hoyo negro el responsable de que nuestra Vía Láctea tenga su característica forma de espiral. Su observación también fue posible gracias a la cooperación internacional y los interferómetros.

Este agujero negro se encuentra a 25 mil 640 millones de años luz de la Tierra. Una cifra que, aunque enorme, está muy cerca de nuestro planeta.

“Aunque esté muy cerca no nos toca interactuar con él, solo a las estrellas más cercanas. Nosotros estamos más alejados, entonces ni nos enteramos de la existencia, salvo porque se descubrió”, explica Eréndira.

El tamaño de este agujero (Sag A*) es mucho menor que el de la galaxia M87. Sus dimensiones equivalen a 4 millones de soles, cuando los otros rebasaban los mil millones.

“Fue más difícil ver el horizonte de eventos, porque, aunque está más cerca, es mucho más pequeño y mucho menos poderoso. Pero finalmente, después de estarlos buscando [durante] casi más de cien años, encontraron al horizonte de eventos de Sagitario*A. En México el Instituto Nacional de Astrofísica Óptica Electrónica (INAOE) y el Instituto de Radioastronomía y Astrofísica de la UNAM, en Morelia, apoyados por Conacyt hicieron un papel fundamental en el descubrimiento”.

–¿Cuál es la importancia de estos descubrimientos? 

–Nos permitiría explicar la evolución del universo, de la vida. También, a mí lo que me llama la atención es ver cómo los seres humanos nos podemos poner de acuerdo para un descubrimiento colectivo. 

Ser polvo de estrellas

La relación de los agujeros negros con el Universo, explica la doctora Huerta, podría estar conectada con el nacimiento de estrellas y galaxias.

“Al parecer, y sí hay evidencia de eso, si una galaxia tiene una forma  en espiral, elíptica, por lo general se encuentra un agujero negro en el núcleo. Si una galaxia es irregular, no tienen agujero negro súper masivo”. y agrega:  “A pesar de que nosotros no podemos ver una evolución directa, el agujero negro determina cómo va a ser la galaxia”.

Además de esto, recuerda Eréndira, el nacimiento de la vida –al menos en la Tierra– está conectada con la explosión estelar que dio origen a nuestro sol. Este evento –llamado supernova- puede tener dos destinos: un agujero negro u otro objeto híper compacto.

“Cuando las estrellas se mueren [queda] un objeto compacto en el núcleo y mucho material alrededor. Ese remanente de material se queda en el medio interestelar. De ese material que quedó puede haberse formado una estrella, en este caso nuestro sol”.

Y añade que:

“El sol no es una estrella de primera generación, es de segunda o tercera generación. Al parecer hubo una explosión de supernova que dio un tipo de hierro ionizado que es indispensable para la vida”, dice.

Ese hierro ionizado, detalla la astrofísica, posibilitó la formación del Sol y del resto de los planetas, entre ellos la Tierra. Nuestro destino, por ende, estuvo condicionado por esta explosión que, además, pudo dejar otros materiales que formaron nuevos elementos para la vida.

O sea, en vez de devenir en un agujero negro, de esa explosión supernova surgió la vida. El asunto no es menor, pues como dijo Carl Sagan: “somos polvo de estrellas”.

“Esto no está confirmado, pero imagínate, el sol produce el hierro (elemento número 26 en la tabla periódica) ¿Pero hasta que número llega la tabla periódica? Es una tabla de más de cien elementos. En el sol no pudieron haber surgido los demás elementos. Entonces es la confirmación de que el Sol no es de primera generación, sino que tuvo que haber otras estrellas”.

Aunado a esto, al poder observar las colisiones y horizontes de eventos de otros agujeros negros, se puede corroborar que existen materiales en el disco de acreción –el espacio en el que se encuentran los materiales antes de caer al horizonte de eventos– que, en vez de perderse en el espacio tiempo, pueden salir de esa zona y cambiar el destino del Universo.

“Imagínate, si el material alrededor del agujero negro tuviera la forma de escaparse del disco de acreción –que es lo que se ve en la imagen–. Si ese material del disco alrededor del agujero negro logra escapar al núcleo va a ser un material distinto a lo que está en el núcleo, y puede cambiar la historia de evolución de la galaxia”.

Las posibilidades son infinitas, y pronto podremos observar, por primera vez, una colisión de agujeros negros. Lo cual, nos permitirá explicar nuestro origen a través de las estrellas. Del reflejo de algo que sucedió hace miles de millones de años luz. De un suceso que viaja por el universo, algo que ya no existe, pero que al observarlo nos da pie a indagar en nuestra propia existencia.