|
Los agujeros negros son los objetos conocidos
más enigmáticos del universo. Solo las estrellas de neutrones
y las de quarks se atreven a disputarles su protagonismo.
Nuestro conocimiento aún no nos permite entender todos sus
secretos, pero poco a poco los cosmólogos han ido desvelando
algunos de sus misterios, de manera que ya tenemos algunas
respuestas que nos ayudan a conocerlos un poco mejor. Sea
como sea, antes de seguir adelante repasemos brevemente qué
es un agujero negro.
Podemos definirlo como una región del espacio
finita, y, por tanto, con un tamaño determinado, que aglutina
en su interior la suficiente masa para ser capaz de generar
un campo gravitatorio tan intenso que ninguna partícula es
capaz de escapar de él. Ni siquiera los fotones, que son las
partículas elementales que transportan la luz. Hay varios
tipos de agujeros negros, pero los que los astrofísicos conocen
mejor son los cósmicos, que proceden del colapso de estrellas
muy masivas. La masa de la estrella determina cómo será su
final. Las menos masivas darán lugar a nebulosas, en cuyo
centro perdurará una enana blanca, que es una estrella degenerada
que ha agotado todo su combustible y tiene un tamaño muy inferior
a su volumen inicial. Y las estrellas más masivas se transformarán
en estrellas de neutrones, de quarks, o, si tienen la masa
suficiente, en agujeros negros.
En 1963 el matemático y físico neozelandés Roy
Kerr hizo una aportación muy importante a la física teórica:
encontró una solución para las ecuaciones de campo de Albert
Einstein que describe con precisión un agujero negro en rotación.
Hasta ese momento la única herramienta que tenían los físicos
para intentar entender los agujeros negros era la solución
de Karl Schwarzschild, que describe un agujero negro esférico
y sin la capacidad de rotar. Los astrofísicos no tardaron
en darse cuenta de que el modelo de Kerr tiene una mayor credibilidad.
Hay varias razones por las que la métrica de
Kerr tiene un carácter más general y es más realista que la
solución de Schwarzschild. Una de ellas es que describe un
agujero negro dotado de un horizonte de sucesos, que es la
región del espacio que envuelve al agujero negro más allá
de la cual cualquier objeto que la atraviese caerá irremisiblemente
hacia su interior sin posibilidad alguna de salvación. Además,
los astrofísicos han observado que la mayor parte de los objetos
que podemos encontrar en el cosmos tienen un movimiento de
rotación debido a que conservan el momento angular desde su
formación. Si las estrellas, los planetas, las estrellas de
neutrones o las galaxias, entre otros objetos cósmicos, giran,
parecía razonable asumir que los agujeros negros también deberían
girar. Todo encajaba. El trabajo de Kerr es esencial en el
dominio de la astrofísica, y gracias a él los investigadores
han conseguido entender mejor la dinámica de los agujeros
negros o la relatividad gravitacional, que estudia expresamente
cómo actúa la gravedad sobre el espacio, el tiempo, y también
cómo condiciona el movimiento de los cuerpos.
Primera imagen de la esfera de fotones de un
agujero negro supermasivo ubicado en el centro de la galaxia
M87, presentado el 10 de abril de 2019 por el consorcio internacional
Telescopio del horizonte de sucesos. Un agujero negro es una
región finita del espacio descrita en las ecuaciones de Einstein,
cuyo interior posee una concentración de masa lo suficientemente
elevada como para generar un campo gravitatorio.
Además de lo que hemos visto hasta este momento,
la solución de Kerr establece que el horizonte de sucesos
no es el único horizonte de un agujero negro. En su interior
hay otra región límite, conocida como horizonte de Cauchy,
en la que el comportamiento del continuo espacio-tiempo se
vuelve completamente impredecible debido a la presencia de
una singularidad. En esta última región la curvatura gravitacional
se vuelve infinita y las leyes de la física tal y como las
conocemos no pueden ser aplicadas. Es justo en este punto
en el que un grupo de astrofísicos italianos, checos, daneses
y neozelandeses ha obtenido un resultado que contradice la
teoría de Kerr. En el artículo que han publicado en Physical
Review Letters, sostienen que el horizonte interior de un
agujero negro no puede almacenar una cantidad infinita de
energía. En algún momento a lo largo de la evolución del agujero
negro la energía almacenada alcanzará un valor límite que
lo desestabilizará.
Este es el punto más importante en el que la
nueva teoría elaborada por este grupo internacional de astrofísicos
se opone a la solución de Kerr. Y tiene una consecuencia que
no podemos pasar por alto: los agujeros negros que engullen
materia durante su actividad no pueden existir eternamente.
Llegará un momento en el que la energía acumulada en su horizonte
interior los desestabilizará. El problema es que esta teoría
se opone a las observaciones debido a que los astrofísicos
han identificado agujeros negros devoradores de materia, y,
por tanto, con disco de acreción, con una edad de miles de
millones de años. Uno de ellos es, curiosamente, el del centro
de la galaxia M87, que tiene unos 13.000 millones de años.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
|
