?Cu¨¢nto tarda en formarse un agujero negro?

Es muy f¨¢cil sentirse abrumado por las escalas de tiempo que se manejan en geolog¨ªa; como ejemplo, esta noticia sobre el lago Paratetis, m¨¢s grande que el Mar Mediterr¨¢neo, que se sec¨® hace casi 8 millones de a?os. En biolog¨ªa, tampoco parecen muy manejables las escalas de tiempo en la que evolucionan las especies, y por eso, en parte, la evoluci¨®n es un proceso que f¨¢cilmente se presta a la confusi¨®n, como la que ha circulado en las ¨²ltimas semanas, aun cuando hay bacterias que mutan y evolucionan en escalas de tiempo cort¨ªsimas. ?Qu¨¦ vamos a decir entonces de las escalas de tiempo que se manejan en astrof¨ªsica! ?C¨®mo poder comprender y apreciar que sepamos lo que pas¨® 370.000 a?os despu¨¦s del Big Bang cuando el universo tiene ahora casi 14.000 millones de a?os o que conozcamos que la edad del sistema solar son 4.500 millones de a?os?

Hay, sin embargo, ciertos fen¨®menos en el universo, los m¨¢s extremos y complicados de comprender, que ocurren muy muy r¨¢pido. Hoy nos centramos en un ejemplo concreto y fascinante: ?Cu¨¢nto tarda en formarse un agujero negro? No hay preguntas sencillas y mucho menos respuestas simples, as¨ª que ah¨ª van algunas ideas sobre este tema.

La mayor parte de los agujeros negros conocidos tienen un origen estelar. Son las sobras que quedan cuando una estrella masiva muere. Eso de masiva significa estrellas que son al menos 10 veces m¨¢s grandes, en masa, que el Sol. Esas estrellas son raras, pero existen: un ejemplo es Rigel, que tiene una masa unas 20 veces mayor que el Sol, y es la estrella m¨¢s brillante de la constelaci¨®n de Ori¨®n (?aunque su nombre es tambi¨¦n Beta Orionis, que ¡°implicar¨ªa¡± que es la segunda m¨¢s brillante!), ahora a finales de julio visible poco antes del amanecer, hacia el Este (mejor esperar al invierno para observar bien Ori¨®n). Rigel est¨¢ en una rodilla o pie de Ori¨®n, todo depende de c¨®mo te imagines a un cazador con arco, pero los ¨¢rabes, de donde proviene el nombre, es lo que vieron cuando la llamaron ¡°el pie del gigante¡±. En el otro extremo de Ori¨®n, en el hombro, est¨¢ Betelgeuse (que supuestamente vendr¨ªa del ¨¢rabe tambi¨¦n y significar¨ªa ¡°en el brazo del gigante¡±), una gigante roja cuya diferencia de color con Rigel es espectacular y apreciable a simple vista. Pues bien, una estrella como Rigel, que no es de las m¨¢s masivas conocidas, vive ¡°solo¡± unos 15 millones de a?os. Ya lleva unos 8 millones de a?os entre nosotros, as¨ª que en un tiempo parecido a lo que ha pasado desde que se secara el lago Paratetis, Rigel puede explotar como supernova y dejarnos un agujero negro.

El agujero negro que probablemente dejar¨¢ Rigel para la posteridad (la evaporaci¨®n de agujeros negros es otro tema, pero ya adelantamos que mejor esperar sentado hasta que desaparezca un agujero negro estelar) ser¨¢ unas pocas veces m¨¢s masivo que el Sol. Rigel dar¨¢ lugar a algo parecido al agujero negro m¨¢s peque?o conocido, t¨ªtulo que se disputan el conocido como Unicornio y el menos po¨¦tico 2MASS J05215658+4359220, ambos de unas 3 masas solares metidas en una regi¨®n con un di¨¢metro poco m¨¢s grande que Madrid.

La mayor parte de los agujeros negros conocidos tienen un origen estelar. Son las sobras que quedan cuando una estrella masiva muere

En el otro extremo, conocemos agujeros negros de procedencia estelar de hasta unas 15 masas solares. Su origen probablemente son estrellas del orden de 100 veces m¨¢s masivas que el Sol, como es el caso de eta-Carinae. Una estrella tan masiva vive del orden de 3 millones de a?os¡­ y eta-Carinae tiene unos 3 millones de a?os, as¨ª que en cualquier momento (lo que significa en cualquier milenio futuro), nos dejar¨¢ un bonito agujero negro.

As¨ª que los agujeros negros estelares pueden formarse en unos pocos millones de a?os, lo que hemos tardado en evolucionar desde el Homo habilis. Pero hoy, gracias a las ondas gravitatorias, conocemos agujeros negros de hasta 62 masas solares ?De d¨®nde proviene semejantes monstruos? Ese en concreto es el resultado de la fusi¨®n de dos agujeros negros de unas 30 y 35 masas solares. Los padres de la criatura puede que tengan un origen estelar, pero empiezan a ser demasiado grandes para las estrellas que estamos acostumbrados a ver. Quiz¨¢s provienen de las primeras estrellas, que se formaron cuando en el universo no exist¨ªa nada m¨¢s que hidr¨®geno y helio. Esas estrellas primigenias pensamos que debieron tener masas de varios cientos de veces la del Sol, incluso mil veces m¨¢s grandes, y debieron seguir una evoluci¨®n extremadamente r¨¢pida. No conocemos ninguna estrella de ese tipo, son las conocidas como estrellas de Poblaci¨®n III, mientras que nuestro Sol es Poblaci¨®n I y las estrellas que seguramente le dieron al Sol y a la Tierra casi todos sus elementos pesados (m¨¢s que el helio, nos referimos) son Poblaci¨®n II. Las estrellas de Poblaci¨®n III debieron vivir r¨¢pidamente como si no hubiera ma?ana, desapareciendo en 1 o 2 millones de a?os, y no tenemos claro si dejaron agujeros negros o se destruyeron incluso m¨¢s violentamente que una supernova y lanzaron todo su material al medio interestelar.

?Es ese el r¨¦cord para nuestra pregunta sobre cu¨¢nto tarda en formarse un agujero negro: 1-2 millones de a?os? Pues quiz¨¢s no. No conocemos ninguno tampoco, pero pensamos que pueden existir lo que se conoce como agujeros negros primordiales. Estos agujeros negros podr¨ªan haberse formado unos pocos segundos despu¨¦s del Big Bang y hoy llenar el universo y permanecer pr¨¢cticamente indetectables para nuestros telescopios. Podr¨ªan ser tan peque?os como una pelota de tenis, donde concentrar¨ªan la masa de unas pocas tierras. Eso significa que podr¨ªan ser mucho m¨¢s peque?os que los agujeros negros ¡°a los que estamos acostumbrados¡±. Pero tampoco muy peque?os, porque los agujeros negros primordiales de menos de un bill¨®n de kilogramos (100 veces m¨¢s peque?o que el cometa Halley) s¨ª podr¨ªan haberse evaporado en el tiempo que ha pasado desde el Big Bang.

Como ven, hay agujeros negros de todos los colores, aunque no deber¨ªamos decir eso porque por el conocido como ¡°teorema del no pelo¡± o de ¡°ausencia de pelo¡±, los agujeros negros solo tienen 3 propiedades, y ninguna de ellas es el color del pelo, de ah¨ª el nombre del teorema (a los f¨ªsicos les gustan las gracietas, no es solo cosa de este blog). Pero lo que est¨¢ claro es que hay bestias de muy distinto tipo ah¨ª fuera, en lo que tardamos en parpadear el universo fue capaz de crear miles de agujeros negros en lo que hoy es la V¨ªa L¨¢ctea, y en alg¨²n momento todo lo que quedar¨¢ de las estrellas ser¨¢n agujeros negros y enanas negras.

Pablo G. P¨¦rez Gonz¨¢lez es investigador del Centro de Astrobiolog¨ªa, dependiente del Consejo Superior de Investigaciones Cient¨ªficas y del Instituto Nacional de T¨¦cnica Aeroespacial (CAB/CSIC-INTA)

Vac¨ªo C¨®smico es una secci¨®n en la que se presenta nuestro conocimiento sobre el universo de una forma cualitativa y cuantitativa. Se pretende explicar la importancia de entender el cosmos no solo desde el punto de vista cient¨ªfico sino tambi¨¦n filos¨®fico, social y econ¨®mico. El nombre ¡°vac¨ªo c¨®smico¡± hace referencia al hecho de que el universo es y est¨¢, en su mayor parte, vac¨ªo, con menos de 1 ¨¢tomo por metro c¨²bico, a pesar de que en nuestro entorno, parad¨®jicamente, hay quintillones de ¨¢tomos por metro c¨²bico, lo que invita a una reflexi¨®n sobre nuestra existencia y la presencia de vida en el universo. La secci¨®n la integran Pablo G. P¨¦rez Gonz¨¢lez, investigador del Centro de Astrobiolog¨ªa; Patricia S¨¢nchez Bl¨¢zquez, profesora titular en la Universidad Complutense de Madrid (UCM); y Eva Villaver, investigadora del Centro de Astrobiolog¨ªa

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