Jul
14
Sometidos por los agujeros negros
por Emilio Silvera ~ Clasificado en Astronomía y Astrofísica ~ Comments (0)
XMM-Newton fue lanzado al espacio por el cohete europeo Ariane 5 el 10 de diciembre de 1999. Se situó en una órbita poco frecuente que da la vuelta a la Tierra cada 48 horas a altitudes que oscilan entre los 7000 y los 114 000 km. La misión se llamó XMM por su diseño provisto de múltiples espejos (X-ray Multi-Mirror).
El observatorio europeo de rayos X denominado XMM-Newton, fue lanzado al espacio a finales de 1999. Desde entonces, un complejo sistema de espejos cilíndricos que permiten enfocar la luz de alta energía ha estado observando numerosas fuentes luminosas de todo el Universo. Y, entre ellas, el misterioso conglomerado de materia que existe en el centro de la Vía Láctea. Los rayos X se generan en procesos muy energéticos, cuando la materia se somete a temperaturas de millones de grados o, también, cuando se aceleran partículas a temperaturas cercanas a la de la luz por la acción gravitatoria y de campos magnéticos. Algo muy violento está sucediendo en el centro de nuestra galaxia.
Agujeros negros binarios que caminan hacia su fusión
Seis exoplanetas con orbitas rítmicas que desconciertan a los astrónomos
Cada día se descubren nuevas cosas que antes ignorábamos, y, según se deduce de los hechos a lo largo de la historia.. La Ciencia está en un callejón sin salida, no puede hacer nada para evitarlo, y, lo único que le queda… ¡Es crecer u crecer! Lo que ayer no se sabía… ¡hoy se sabe! Cada día, los científicos del mundo en todas las ramas del saber humano avanzan y descubren nuevos secretos de la Naturaleza, del Universo en fin.
En el mismo centro de la Vía Láctea vive un monstruo llamado Sagitario A que, engulle toda la materia circundante y destruye las estrellas vecinas para hacerse más y más grande cada día. En octubre de 2002, un equipo de científicos del Instituto Max Planck de Astrofísica (Garching, Alemania), consiguió observar el movimiento de alguna de las estrellas que orbitan en torno al centro de nuestra galaxia y, calculando el periodo, tener una estimación directa de la masa del agujero negro central. El valor que obtuvo el equipo de Rainer Schoedel es de entre 2,6 y 3,7 millones de masas solares.
Comparación de los agujeros negros M87 y Sagitario A.
En abril de 2019, un equipo internacional de 200 investigadores mostró al mundo la primera imagen de un agujero negro . Situado en el centro de la galaxia Messier 87 , a 55 millones de años luz de distancia de la Tierra, este objeto masivo es equivalente a 7.000 millones soles y tiene un núcleo de 40.000 millones de kilómetros de diámetro. Fotografiarlo fue tan difícil como captar una naranja en la superficie de la Luna. Hicieron falta ocho telescopios repartidos por el planeta para recoger sus ondas de radio.
Entonces se intentó fotografiar también el agujero negro en el centro de nuestra galaxia, llamado Sagitario A* , pero no fue posible. No ha sido hasta hoy que hemos podido verlo por primera vez, gracias al mismo equipo científico del Event Horizon Telescope (EHT).
Pero, ¿por qué es tan difícil ver el agujero negro en el centro de nuestra galaxia? ¿Por qué hemos visto primero uno tan lejano, a 55 millones de años luz, si el de la Vía Láctea está a ‘solo’ a 25.000? La cuestión es que estar más cerca no significa necesariamente ser más fácil de fotografiar.
Precisamente, M 87 resultaba una mejor opción porque está muy lejos. Eso significa que tiene una posición más fija y no se mueve de su lugar en el cielo en comparación con Sagitario A*, mucho más cercano pero, con cuatro millones de masas solares, mucho más pequeño y débil. Por si fuera poco, tiene una característica única, unas llamaradas parpadeantes en el material que lo rodea que alteran el patrón de luz cada hora, lo que ha supuesto serios desafíos para los astrónomos.
Desde siempre hemos tenido la tendencia de querer representar las cosas y a medida que pudimos descubrir conocimientos nuevos, también le dimos a esos nuevos saberes sus símbolos y ecuaciones matemáticas que representaban lo que creíamos saber. Mecánica cuántica, relatividad, átomos, el genoma, agujeros negros, la constante cosmológica, la constante de Planck racionalizada…
Wheeler decía allá por el año 1957, que el punto final de la compresión de la materia -la propia singularidad– debía estar gobernada por la unión, o matrimonio, de las leyes de la mecánica cuántica y las de la distorsión espaciotemporal. Esto debe ser así, puesto que la distorsión espaguetiza el espacio a escalas tan extraordinariamente microscópicas que están profundamente influenciadas por el principio de incertidumbre.
Esa potentísima fuerza de gravedad que parece ubicarse en el centro de todas las galaxias mantiene a las estrellas unidas pero también es una fatal fuerza destructora.
Los científicos están cada vez más cerca de confirmar que todas las galaxias, esencialmente las espirales y elípticas, mantienen sus cientos de miles de millones o billones de estrellas unidas gracias a una potentísima fuerza de gravedad que se ubica en el centro de cada una de ellas.
Es de destacar que las estrellas de las galaxias espirales giran en torno al núcleo de la galaxia, donde se aglutina el mayor número de estrellas por unidad cúbica, pero parece insuficiente que este grupo constituido de millones de estrellas puedan mantener unidas y girando a su alrededor al resto de las estrellas componentes de una galaxia, en algunos casos, como la galaxia elíptica M 87, con más de un billón de estrellas. Hay algo más, justo en el centro de los núcleos de las galaxias que posee una fuerza superior y que además de mantener compacto el núcleo de la galaxia, mantiene estrellas girando a su alrededor a distancias de cientos de miles de años luz (un año luz equivale a 9,6 billones de km).
La galaxia elíptica M87 (también conocida como Galaxia Virgo A, Messier 87, M87, o NGC 4486) es una galaxia elíptica gigante fácil de ver con telescopios de aficionados. Se trata de la mayor y más luminosa galaxia de la zona norte del Cúmulo de Virgo, hallándose en el centro del subgrupo Virgo A.
Nuestra galaxia, la Vía Láctea, mide 100.000 años luz, es como un disco con brazos espirales, muy aplastada y fina, excepto hacia el centro, cuyo bulbo en forma de esfera mide 30.000 años luz de diámetro, pero dentro de esta enorme bola de estrellas viejas, se encuentra el núcleo, aún más denso y compacto, cuyas estrellas se amontonan en espesa multitud, concretamente unos 85 millones de estrellas, que determinó el telescopio de infrarrojos VISTA, un telescopio capaz de atravesar las inmensas nubes de polvo que hay entre nosotros y el núcleo galáctico que es invisible con telescopios ópticos normales. Mientras más nos acerquemos al núcleo galáctico, las estrellas estarán más cerca las unas de las otras.
Cuando comenzaron a formarse las galaxias, algunas estrellas supermasivas comenzaron a agotar su combustible nuclear. Estas estrellas decenas o cientos de veces más masivas que el Sol duran pocos millones de años; el Sol, 10.000 millones de años. Comenzaron a estallar y se convirtieron en brillantísimas supernovas. En todo el Cosmos las supernovas se sucedían y dieron paso a la formación de agujeros negros supermasivos.
La inmensa fuerza de gravedad de estos agujeros negros comenzó a atraer a las estrellas jóvenes en formación o con pocos millones de años de edad. Como si de vórtices se trataran, las estrellas comenzaron a girar alrededor de los agujeros negros, así dice una teoría que se agruparon las estrellas para formar las galaxias.
No es de extrañar. Se han encontrado agujeros negros en los núcleos de casi todas las galaxias, incluso agujeros negros dobles uno girando alrededor del otro. Aquellas galaxias que no suelen contener agujeros negros supermasivos en sus núcleos son galaxias irregulares, cuya estructura amorfa no obedece a las formas bellísimas de las galaxias espirales o elípticas, cuyos agujeros negros les dan la forma.
Los agujeros negros no sólo están en los núcleos de las galaxias, sino en diversas regiones de éstas, aunque estos no suelen ser muy masivos, varias veces la masa del Sol, como el descubrimiento de uno de ellos, de 10 masas solares, en uno de los brazos espirales de la vecina galaxia de Andrómeda, a 2,3 millones de años luz, descubierto gracias a que en ese momento estaba engullendo una estrella emitiendo una poderosa fuente de rayos X. La Vía Láctea posee varios agujeros negros detectados, quizás el más famoso sea Cygnus X-1, un agujero negro de unas 15 masas solares a cuyo alrededor gira una estrella supergigante a la que continuamente roba las capas más externas.
A. N. -Como sumideros cósmicos. Atrae y engulle la materia circundante aunque sean estrellas
Un agujero negro en una galaxia actúa casi de la misma forma que cuando quitamos el tapón del lavabo y el agua comienza a desaparecer formando una espiral. Los agujeros negros no tragan con tanta rapidez, a pesar de su poderosa fuerza de gravedad, las estrellas están muy distantes y van cayendo poco a poco, mientras que el resto de estrellas sometidas a la fuerza de gravedad del agujero negro supermasivo giran en torno a él esperando su turno.
Los agujeros negros son tan poderosos y dominantes que cuando la materia comienza a caer hacia ellos, se calientan y emiten tanta radiación que equivale a la energía de toda una galaxia de 100.000 millones de estrellas.
Objeto NGC 4845 está ubicado exactamente en el centro de la imagen
Astrónomos europeos tuvieron la ocasión de ver por primera vez cómo un agujero negro de 300.000 masas solares situado en la galaxia NGC 4845 a 47 millones de años luz, arrancaba las capas exteriores de un planeta 15 veces mayor que Júpiter, un planeta errante expulsado de su sistema solar, que ahora gira en torno al agujero negro. Solo el hecho de arrancarle el 10% de la masa puso en alerta a los investigadores, pues se produjo una importante emisión de rayos X.
Grandes emisiones de Rayos X
El agujero negro supermasivo de nuestra galaxia, de 4,5 millones de masas solares, posee una gran actividad. Prácticamente y a diario, se observan explosiones, aunque no extremas, ello indica que todos los días engulle algo. El telescopio espacial Herchel, ha comprobado que una nube de gas compacta, se dirige hacia nuestro agujero negro y probablemente caiga en él este mismo año. Por otro lado estrellas cercanas al mismo, giran a velocidades de vértigo y serán su próxima comida. El Sistema Solar que se encuentra a 28.000 años luz del agujero negro gira gracias a éste y alrededor de nuestra galaxia a una velocidad de 960.000 km/h.
Los agujeros negros, forman las galaxias, mantienen unidas a sus estrellas, pero a cambio, se nutren de ellas. ¿Será el destino de las galaxias acabar en el interior del agujero negro supermasivo que contienen?
Agujeros negros supermasivos distorsionan las galaxias, y emiten poderosos jets de energía y materia a cientos de miles de años luz de distancia, es el caso del agujero negro de la galaxia M 87 con 3.000 millones de masas solares. M 87 sigue engullendo otras galaxias menores y el agujero negro no para de alimentase. Los astrónomos creen que el límite de un agujero negro puede ser el de una masa de 50.000 millones de soles, es decir, la mitad de la masa de nuestra propia Galaxia. Un agujero negro de estas características no tendría límites y podría absorber una galaxia tranquilamente, por lo que se convertiría en el mayor destructor del Universo.
Pero, ¿Qué es un agujero negro?
Un agujero negro se produce cuando las estrellas muy masivas, a partir de 6/8 veces la masa solar, llegan al final de su vida, se detienen las reacciones termonucleares que hacen que la estrella se expanda y la gravedad se encarga de encoger a la estrella hasta el tamaño de la Tierra (enana blanca), si la gravedad consigue aplastar aún más a la estrella, se convertirá en una estrella de neutrones, del tamaño de una ciudad, donde un cm cúbico pesa millones de toneladas. Pero si no consigue pararse en ese tamaño, se aplastará aún más convirtiéndose en un objeto diminuto, pero con la masa de varias, decenas, cientos o miles de soles.
Si la Nave no alcanza esa velocidad de escape… ¡Volverá a caer al planeta!
Para escapar de la Tierra hace falta una velocidad de 11,2 km/s. Si no conseguimos alcanzarla caeremos otra vez a nuestro planeta. Pero un agujero negro posee tanta fuerza de gravedad, que ni siquiera la luz, que es lo más rápido y que viaja a 300.000 km/s podría escapar del agujero negro. Si nos pudiéramos poner en un agujero negro (vamos a imaginarlo porque no es muy probable) y encender una linterna, veríamos cómo la luz de la linterna intentaría escapar del agujero negro, pero se doblaría y volvería hacia nosotros. Así son los objetos más poderosos del Universo.
Los agujeros negros hunden el Espacio y distorsionan el Tiempo. En estudio está que estos objetos sean atajos espaciales que en un futuro nos lleven a lugares muy distantes del Universo sin que apenas pase el tiempo.
Emilio Silvera V.