Agujeros negros, constructores del cosmos
Los telescopios espaciales de rayos X permiten a los astr¨®nomos acercarse al borde de no retorno
Para muchos de los 400 astr¨®nomos reunidos en el congreso El universo en rayos X, celebrado recientemente en El Escorial (Madrid), el debate acerca del papel de los agujeros negros en la evoluci¨®n del universo fue uno de los resultados m¨¢s emocionantes. Los observatorios astron¨®micos XMM-Newton, de la Agencia Europea del Espacio (ESA), y Chandra, de la NASA, lanzados en 1999 y a¨²n operativos, son los primeros que permiten observar el universo en rayos X con gran detalle. Lo explica Richard Mushotzky, del Centro Espacial Goddard de la NASA, implicado en ambos telescopios: "Las primeras detecciones de rayos X de objetos astron¨®micos distintos del Sol se produjeron en 1962, con instrumentos a bordo de un cohete. Fueron premiadas con el Nobel. Hoy nuestros telescopios son 10 millones de veces m¨¢s sensibles; tienen 50.000 veces m¨¢s resoluci¨®n angular y son 10.000 veces mejores a la hora de hacer espectroscopia".
Si la Tierra fuera del tama?o de una canica tambi¨¦n podr¨ªa ser un agujero negro
As¨ª que no es extra?o que se produzcan "avances espectaculares", dijo Mike Watson, de la Universidad de Leicester (Reino Unido) y uno de los organizadores cient¨ªficos del congreso. "En realidad los ha habido en todas las ¨¢reas. Pero s¨ª, uno de los campos m¨¢s activos ahora es el de los agujeros negros". Norbert Schartel, jefe cient¨ªfico de XMM-Newton, lo corrobora: "Hasta hace cinco a?os los agujeros negros eran poco m¨¢s que una construcci¨®n te¨®rica, una hip¨®tesis para observaciones que no se explicaban de otra manera. Pero ahora, por primera vez, vemos c¨®mo el espacio-tiempo se curva y rota en torno al agujero".
Es que nunca como ahora ha habido tantos datos sobre estos objetos de fuerza gravitatoria intens¨ªsima, capaces de deformar el espacio-tiempo creando una curvatura que se hace te¨®ricamente infinita, y en la que la f¨ªsica conocida deja de poder describir lo que ocurre. Como afirm¨® en el congreso el brit¨¢nico Andrew Fabian, de la Universidad de Cambridge (Reino Unido), "este es un momento muy divertido para trabajar en agujeros negros".
No es que los actuales telescopios de rayos X vean los agujeros en s¨ª; ni siquiera la luz puede escapar a la fuerza gravitatoria de estos objetos, que, por tanto, son invisibles. Lo que se observa con rayos X es la materia que est¨¢ siendo atra¨ªda hacia los agujeros negros, hasta una distancia muy pr¨®xima al llamado horizonte del agujero -el punto de no retorno de la materia que cae-. Con otros telescopios se ha estudiado el comportamiento de materia a una distancia del horizonte equivalente a miles de radios del propio agujero. "Ahora vemos materia a una distancia de s¨®lo dos o tres veces el radio", dice Fabian.
La raz¨®n es que XMM-Newton y Chandra son los primeros instrumentos capaces de detectar el tipo de radiaci¨®n que emite la materia cuando cae hacia el agujero negro. "Es materia muy caliente, y emite b¨¢sicamente un ¨²ltimo grito en forma de rayos X", explica G¨¹nther Hasinger, del Instituto Max Planck de F¨ªsica Extraterrestre (Alemania), quien adem¨¢s se esfuerza por despojar a los agujeros negros de una visi¨®n m¨ªstica: "No hay nada de m¨¢gico en ellos, cualquier cosa puede ser convertida en un agujero negro si se comprime lo suficiente. Si la Tierra fuera del tama?o de una canica tambi¨¦n podr¨ªa ser un agujero negro".
Los telescopios espaciales de rayos X han demostrado, por ejemplo, que todas las galaxias tienen un agujero negro en su centro. Adem¨¢s, se cree que esos agujeros negros han crecido al mismo tiempo que la galaxia a su alrededor. La diferencia estriba en la masa del agujero. La V¨ªa L¨¢ctea, una galaxia bastante tranquila y de tama?o medio, tiene un agujero con tres millones de veces m¨¢s masa que el Sol, una de las estrellas de la galaxia. Es bastante peque?o comparado con los 10.000 millones de masas solares que probablemente abundan en las gigantescas supergalaxias en el centro de los c¨²mulos de galaxias.
De todas maneras, el que a cada galaxia le corresponda un agujero negro ya se ven¨ªa sospechando. M¨¢s inesperado ha sido descubrir que las galaxias con agujeros enormes y muy activos son mucho m¨¢s numerosas de lo esperado. Estas galaxias fueron descubiertas en luz visible y llamadas cu¨¢sares, un nombre que hace referencia a que brillan mucho a pesar de que est¨¢n muy lejos. Con el tiempo se dedujo que brillan tanto por la enorme cantidad de energ¨ªa que emite la materia al caer hacia los agujeros negros supermasivos en sus centros. Pero se sigui¨® considerando a los cu¨¢sares una peque?a minor¨ªa entre las galaxias. Ahora XMM-Newton y Chandra revelan que esa minor¨ªa no es tan peque?a.
"Muchas de las galaxias clasificadas como normales son en realidad cu¨¢sares oscurecidos por el polvo", se?ala Mushotzky. "Los telescopios ¨®pticos llevaban d¨¦cadas estudiando estos objetos, y en s¨®lo tres a?os los telescopios de rayos X han cambiado radicalmente el panorama". Tambi¨¦n se sabe hoy que los agujeros negros iluminan el Universo en mayor proporci¨®n de lo estimado. Una pregunta habitual para los astr¨®nomos es qu¨¦ proceso contribuye m¨¢s a la cantidad total de luz en el cosmos: la formaci¨®n de estrellas o la energ¨ªa emitida en las inmediaciones de los agujeros negros. El marcador, mientras otras observaciones no demuestren lo contrario, est¨¢ en 80% estrellas, 20% agujeros negros, aproximadamente.
Pero el resultado m¨¢s impactante es que se constata el papel clave de los agujeros negros en la construcci¨®n del universo. El escenario global que se dibuja es que las primeras estrellas que se formaron, cuando el universo era muy joven, eran muy masivas y, por eso mismo, murieron r¨¢pidamente formando los primeros agujeros negros. ?stos ten¨ªan unas decenas de masas solares y "son las semillas de los que vemos hoy", explica Xavier Barcons, del Instituto de F¨ªsica de Cantabria y jefe de uno de los pocos grupos espa?oles activos en astronom¨ªa de rayos X. Ahora, la cuesti¨®n es determinar c¨®mo fueron creciendo las semillas.
El gran hallazgo est¨¢ siendo comprobar que se trata de un fen¨®meno muy relacionado con la formaci¨®n y el crecimiento de las galaxias. Como explica Fabian, "est¨¢ siendo muy emocionante comprobar que hay una gran correlaci¨®n entre la masa del agujero negro y la de la galaxia". A galaxias grandes, agujeros negros grandes, y viceversa. "Ahora lo que queremos estudiar es qu¨¦ se esconde tras esa relaci¨®n, c¨®mo se relaciona el agujero negro con la materia en su entorno".
L¨ªmite al crecimiento de las galaxias
Andrew Fabian (Universidad de Cambridge, Reino Unido) y G¨¹nther Hasinger (Instituto Max Planck, Alemania) se?alan que los agujeros negros parecen poner un l¨ªmite al crecimiento de las galaxias. Lo hacen creando potent¨ªsimos chorros de gas que son eyectados hacia fuera de la galaxia -probablemente por los campos magn¨¦ticos que se generan por la ca¨ªda de la materia hacia el agujero-. Como el gas es esencial para la formaci¨®n de nuevas estrellas, sin ¨¦l la galaxia tiende a estabilizar su crecimiento. Eso explicar¨ªa que las galaxias el¨ªpticas, que son m¨¢s grandes, tengan tambi¨¦n menos formaci¨®n estelar.
"Las galaxias crecen por procesos de fusi¨®n con otras galaxias", explica Hasinger. "Las galaxias espirales, que muestran mucha formaci¨®n estelar, se unen y dan lugar a una el¨ªptica. Pero sus agujeros negros tambi¨¦n se acaban fusionando, y se convierten en agujeros negros supermasivos que expulsan el gas de la reci¨¦n formada galaxia el¨ªptica. ?se parece ser el panorama".
Sin embargo, no se sabe a¨²n si las fusiones de galaxias y agujeros negros son propias de una etapa concreta de la evoluci¨®n del universo. Puede que fueran m¨¢s abundantes en el pasado, pero la propia V¨ªa L¨¢ctea se unir¨¢ a la de Andr¨®meda dentro de unos pocos miles de millones de a?os. "Y ser¨¢ un proceso desigual, porque el agujero negro de Andr¨®meda es de 140 millones de masas solares. Imag¨ªnate qu¨¦ cielo tan bonito habr¨¢ por entonces, lleno de estrellas", dice Hasinger.
En este contexto de entender el crecimiento de los agujeros negros hay otra cuesti¨®n en pleno auge: la b¨²squeda de agujeros negros de masa intermedia. Entre los de decenas de masas solares y los de millones, ?qu¨¦ hay? "Nada impide la existencia de agujeros de miles de masas solares", se?ala Mushotzky. ?l cree haberlos detectado en otras galaxias por su emisi¨®n en rayos X, pero es dif¨ªcil distinguirlos de otros objetos, por ejemplo agujeros m¨¢s peque?os pero muy activos y, por ello, muy brillantes en rayos X.
Tu suscripci¨®n se est¨¢ usando en otro dispositivo
?Quieres a?adir otro usuario a tu suscripci¨®n?
Si contin¨²as leyendo en este dispositivo, no se podr¨¢ leer en el otro.
FlechaTu suscripci¨®n se est¨¢ usando en otro dispositivo y solo puedes acceder a EL PA?S desde un dispositivo a la vez.
Si quieres compartir tu cuenta, cambia tu suscripci¨®n a la modalidad Premium, as¨ª podr¨¢s a?adir otro usuario. Cada uno acceder¨¢ con su propia cuenta de email, lo que os permitir¨¢ personalizar vuestra experiencia en EL PA?S.
En el caso de no saber qui¨¦n est¨¢ usando tu cuenta, te recomendamos cambiar tu contrase?a aqu¨ª.
Si decides continuar compartiendo tu cuenta, este mensaje se mostrar¨¢ en tu dispositivo y en el de la otra persona que est¨¢ usando tu cuenta de forma indefinida, afectando a tu experiencia de lectura. Puedes consultar aqu¨ª los t¨¦rminos y condiciones de la suscripci¨®n digital.
