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¿Has escuchado sobre los agujeros negros? Los agujeros negros han sido tema de discusión por muchos años en el ámbito científico. Sin embargo, estos se han vuelto más populares desde que se obtuvo la primera fotografía de uno en 2019. Existen agujeros negros de distinta naturaleza, pero todos se definen de la misma manera: objetos extremadamente densos, cuya atracción gravitacional es tan grande, que ni siquiera un rayo de luz puede escapar si ha entrado a una región del agujero negro llamada horizonte de eventos. El tamaño de tal región depende de la densidad del agujero negro.

Quizá la idea de una región que separe lo que podemos observar de lo que no es posible, te cause interés, incertidumbre e incluso miedo. Es natural preguntarse qué sucede si nos acercamos al horizonte de eventos. Un argumento común en la comunidad científica es que siempre existe un marco de referencia anclado a nosotros en el cual “no sentimos los efectos de la gravedad”, y por ello no notaremos el cruce a través del horizonte de eventos. Sin embargo, el sistema de referencia anclado a nosotros debería ser físicamente pequeño para despreciar los efectos de la gravedad; cada vez más pequeño entre mayor sean los efectos de la gravedad Por ello, lo más probable es que no soportemos los efectos de marea y nuestro cuerpo fuese espaguetificado.

Agujeros en el Universo

El primer acercamiento a un agujero negro real se dio en 1964, cuando un grupo de astrónomos observó una emisión intensa de energía en la constelación del Cisne (Cyg). Los astrónomos infirieron que la emisión provenía de un objeto astronómicamente pequeño, de unos pocos cientos de kilómetros, pero con una masa de 15 veces la masa del sol. Para su sorpresa, estas densidades sobrepasan las observadas en estrellas de neutrones. Esto llevó a los astrónomos a concluir que se trataba de otro tipo de objeto compacto, aún más denso, que posteriormente fue nombrado agujero negro. 

Poco después, en la década de los 80s-90s, se considera que la señal de radio Sgr A* en el centro de nuestra galaxia proviene de un agujero negro super masivo (¡4 millones de veces la masa del sol!); de hecho, se espera que en el centro de la mayoría de las galaxias, si no es que de todas, se encuentre un agujero negro supermasivo. Sgr A* ha sido estudiado por medio de emisiones de radiación (ver abajo) y por la observación de la trayectoria de estrellas tipo S orbitándole. A la fecha esto aún se encuentra bajo investigación.

Pero ¿Cómo podemos detectar un agujero negro en la oscuridad del universo?

En general, la técnica para detectar agujeros negros radica en analizar la energía radiada por los objetos que lo orbitan o que caen en él. Esta energía se emite en diferentes anchos de banda, por ejemplo, radio, infrarrojo, rayos x, etc. Por otro lado, debido a que la luz también es afectada por el gran potencial gravitacional que genera un agujero negro, las observaciones de luz provenientes de estrellas detrás de éste (en nuestra línea de visión) es otra forma de detectar agujeros negros; esto se conoce como lente gravitacional. Dicho de otra forma, las modificaciones en la trayectoria de la luz hacia nuestros telescopios indican la presencia de un agujero negro. Más impresionante aún, midiendo los desvíos de los rayos de luz, es posible inferir el potencial de deflexión que el agujero negro posee y, por lo tanto, su radio y masa. 

En la actualidad y en el futuro, uno de los métodos de detección de agujeros negros es y será a través de ondas gravitacionales. Los detectores terrestres como LIGO y futuros detectores especiales como eLISA, realizan observaciones y estudios que permiten determinar las características de los agujeros negros.

Desde la detección de ondas gravitacionales en 1974, el esfuerzo en poder medir ondas gravitacionales con mayor precisión e identificar los sistemas fuentes ha sido un tema de interés y movimiento. En el 2015, se logró la primera medición de las ondas gravitacionales, a partir de ello se han ido mejorando la calibración de los interferómetros y con ello el descubrimiento de sistemas binarios de agujeros negros los cuales rotan uno al otro. Esto ha permitido crear un catálogo de estos objetos astrofísicos.

Seguiremos contándote de los agujeros negros, cuánto tiempo duran y cómo se clasifican. Por ahora, tengamos presente que los agujeros negros son los objetos más densos del universo, tanto que ni siquiera la luz, desplazándose a 299,793 kilómetros por segundo, puede escapar de su atracción gravitatoria. Y que para detectarlos, tradicionalmente usamos métodos indirectos como los rayos x que emiten los objetos que caen en él o la forma en que desvían la luz, pero en el futuro la detección directa a través de las ondas gravitatorias será la norma. 

¿Quieres saber más?

Wobbling shadow M87 black hole

Wheeler, J. C. (2007), “Cosmic Catastrophes: Exploding Stars, Black Holes, and Mapping the Universe“,  Ed. 2, Cambridge University Press, ISBN: 1139462415, 9781139462419

Cyg X 1

Ligo Science Collaboration

LISA – observing gravitational waves in space

Weisberg, J. M., et al. (1981), “Gravitational waves from an orbiting pulsar“, Scientific American. 245 (4): 74–82.

Laser Interferometer-Gravitational Wave Observatory.

Gravity Probe A.

Gravity Probe B.

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Joar Contributor
Colaborador en La BioZona

Soy estudiante de doctorado en la Universidad de León, Guanajuato, México. Soy físico y me interesan temas de Cosmología y Relatividad como Large Scale Structure (LSS), teorías f(R), relatividad 3+1 y weak lensing; particularmente simulaciones de N cuerpos, y estadística de 2-3 puntos. Mi tema de investigación justo abarca estadística de 2-3 puntos como herramienta para análisis y modelado de datos en mediciones del LSST en el observatorio Vera Rubin, en Chile

Me gusta pensar que la ciencia nos ayuda a evolucionar a un estado de humanidad cada vez más conscientes y libres.

Me gusta disfrutar de una buena charla con café, escuchar música, leer y jugar videojuegos.

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