Agujeros negros, ¿por qué son tan fascinantes para la ciencia?

Recreación de la colisión entre dos agujeros negros. / Nasa

De las diversas criaturas que la física ha engendrado, pocas tienen una historia tan interesante y tan llena de confusiones, especulaciones e interpretaciones fallidas en la frontera de la ciencia, como los agujeros negros. Ellos han sido una poderosa fuente de inspiración para los escritores de ciencia ficción y sin duda su fascinación ha cautivado al gran público. (Lea El 9 de febrero despegará la misión que, por primera vez, observará los polos del Sol)

Los agujeros negros nacen como una entidad teórica, una solución matemática de las ecuaciones de la teoría de la gravitación de Einstein. La solución la consiguió el astrónomo Karl Schwarzschild en 1916. Einstein quedó muy impresionado y logró que se publicara inmediatamente. La solución corresponde a la geometría alrededor de una masa esférica.

En las teorías complejas, y la relatividad lo es, la interpretación de los resultados no es obvia y hubo que esperar que la historia trajera nuevas matemáticas, para saber qué estaba realmente diciendo la teoría; hubo que esperar observaciones que limitaran la imaginación de los teóricos y hubo que esperar a que los astrofísicos sugirieran escenarios posibles de aparición de los presuntos agujeros negros.

En 1939 Robert Oppenheimer, sí, el mismo del Proyecto Manhattan y su alumno Snyder, demostraron con un modelo simple que una vez que la materia traspasa una cierta distancia, llamada el radio de Schwarzschild, el colapso es indetenible.

Ese mismo año Einstein publicó un trabajo donde pretendía demostrar que los agujeros negros no podían existir en la realidad, y mantuvo ese punto de vista hasta su muerte en 1955.

En 1958 se demostró que el radio de Schwarzschild es un horizonte y que nada puede salir de su interior. En los sesenta se descubrieron los quásares, objetos compactos que despiden una enorme cantidad de energía, y los astrofísicos conjeturan que la energía proviene de un disco de materia girando velozmente alrededor de un agujero negro gigantesco.

En 1967 Jocelyn Bell descubre los púlsares, es decir, estrellas de neutrones en rotación, con campos gravitacionales formidablemente grandes. Ese mismo año el imaginativo John Archibald Wheeler acuña el término “black hole” agujero negro.  

En 1972 se descubre el primer candidato a agujero negro de masa similar a las de las estrellas, Cignus X1, una poderosa fuente de rayos X que se interpreta como materia girando y cayendo en un agujero negro.

La actividad de los teóricos es frenética, hay una explosión de artículos técnicos que intentan descubrir todas las posibilidades de los agujeros negros: agujeros negros cargados, agujeros negros rotantes, miniagujeros primordiales, agujeros de gusanos, singularidades en el centro, termodinámica de agujeros negros, radiación de Hawking de los agujeros negros y hasta agujeros blanco, y pare de contar.

Los observadores no se quedan atrás: aparecen más candidatos con masas estelares. Se presentan evidencias de que en el centro de nuestra propia galaxia, yace un agujero negro con una masa millones de veces la del sol. Las evidencias comienzan a darle credibilidad a los modelos teóricos.

En el 2015 LIGO detectó ondas gravitacionales provenientes de la fusión de dos objetos que giraban uno en torno al otro. El patrón registrado de las ondas gravitacionales solo es posible si los objetos que se fundieron eran dos agujeros negros.
Hasta este momento se han registrado unas 30 detecciones de ondas compatibles con fusión de agujeros negros.

Finalmente, en 2019 el telescopio EHT, fue protagonista al revelar la primera imagen de la sombra del agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia M87, alborotando las redes y proveyendo la demostración más contundente de la existencia real de los agujeros negros.

El largo proceso de ajuste mutuo entre la teoría y las observaciones ha dado sus frutos: los singulares objetos prefigurados hace un siglo por las complejas matemáticas de la relatividad general, pasaron de ser una abstracción a tener la contundencia de los objetos reales del universo.

Lo sentimos por Einstein, pero los agujeros negros existen, y de que vuelan, vuelan.

*Astrofísico. Profesor de la UIS. 

**Este artículo fue publicado originalmente en Astronomía al Aire.