 | Un objeto cósmico que, por un lado, su cuerpo está constituido por materiales no reproducibles dentro del ámbito de la escala humana y, por otro, no radian luminosidad por que la luz está atrapada, ver un agujero negro en el espacio es, por sí solo difícil, si no imposible. Así, aunque sea imposible ver a un agujero negro, hoy su presencia puede detectarse en base a evidencias indirectas: los espirales arremolinados que forman cuando se encuentran absorbiendo polvo, gases y materia ubicados en lugares vecinos, que al pasar ese límite de no retorno que es el horizonte de sucesos caen dentro de la sombría fauce atrapadora y... !adiós!
Pero, aparte de la detección visual de ese mecanismo unidimensional que se puede lograr cuando éste se encuentra «trabajando a plena capacidad instalada», existen actualmente otros medios que pueden llegar a delatar la osible presencia de un agujero negro en el espacio, como es el caso del rastreo de violentas explosiones de rayos X y gamma que han podido ser localizada en los monitoreos que realizan satélites equipados para tales efectos.
La foto de la derecha muestra a la estrella compañera visible del candidato invisible como agujero negro Cygnus X-1. Descubierto por primera vez por una sonda en 1962 , y vuelto a observar en otro vuelo similar dos años más tarde, Cyg X-l, como sería conocido de forma abreviada, fue catalogada como una de las fuentes más intensas de rayos X jamás registradas. En 1971, los astrónomos se percataron de que Cyg X-1 presentaba además unas extrañas características. En primer lugar, la intensidad de su emisión de rayos X experimentaba variaciones muy rápidas. Dado que la radiación proveniente de un objeto no puede variar en un tiempo menor al que la luz invierte en cruzar la superficie del mismo, los científicos sospecharon que se encontraban ante un objeto remarcablemente pequeño -de menor tamaño, de hecho, que la Tierra. Además, de forma ocasional Cyg X-1 producía ondas de radio. Desandando el camino seguido por estas señales, los investigadores hallaron una estrella BO supergigante azul con una temperatura de superficie de unos 31.000º K, y situada aproximadamente a unos 6.500 años luz de la Tierra. Del estudio del corrimiento Doppler mostrado en su espectro que registraba variaciones periódicas cada 5,6 días se hizo evidente que esta estrella estaba orbitando rápidamente en tomo a una compañera no detectada.
Tras estimar la masa de la supergigante azul (al menos treinta veces la del Sol) y en función de la velocidad de su órbita, los científicos dedujeron la masa de su compañera invisible -no inferior a siete masas solares, un poco más del doble del límite másico de una estrella de neutrones. La conclusión lógica parecía evidente: con bastante probabilidad, Cyg X-1 debía tratarse de un agujero negro. Los rayos X observados podrían provenir de la formación de un disco de acreción, una corriente de gas arrancado a su compañera supergigante que formaría un remolino de materia extremadamente caliente en torno al agujero negro. El nombre con el que se conoce actualmente a la compañera de Cyg X-1 es HDE 226868.
Pero también existen argumentos contradictorios con respecto a que Cyg X-1 sea un agujero negro. HDE 226868 por su espectro también podría ser menos masiva que lo que se ha calculado. Esto implicaría que Cyg X-1 fuera más pequeño, no más allá de tres masas solares, lo que en vez de agujero negro sería una estrella de neutrones. Adicionalmente, también es necesario considerar que la distancia a la cual se encuentra el sistema binario, de una u otra manera, genera incertidumbre cuando se tiene que hacer los cálculos de las masas. Todo ello, se confabula para no tener la certeza que el rigor científico reclama de que Cyg X-1 es un agujero negro.
Cyg X-1 es un caso emblemático tanto para los teóricos como para los cazadores de agujeros negros. Sin embargo, se han encontrado evidencias que, saltándose algunas barreras que impone el rigor científico, se podría asegurar que se han localizado, hasta ahora, más de un agujero negro cohabitando por ahí, en alguna galaxia.
Hasta la fecha, Cyg X-1 sigue siendo, por razones del rigor científico, tan sólo un candidato bien situado para ser distinguido con los honores de agujero negro. Sin embargo, a medida que se van acumulando más datos sobre emisiones de rayos X y explosiones de rayos gamma, van surgiendo nuevos aspirantes a ese título. De entre ellos, los más importantes hasta el momento son, entre otros, los siguientes: GRO J0422, A0620-00 y el LMC X-3, pero hay varios otros más.
Las fuentes de rayos X provenientes de sistemas de estrellas binarias son buenos candidatos para la búsqueda de agujeros negros. La estrella compañera viene a ser , en este caso, un buen instrumento de insuflación de materia para un agujero negro. Por otro lado, si se logra conocer la masa de la estrella compañera es factible calcular el tamaño del candidato a agujero negro. Encontrada la masa de la estrella, puede determinarse si el candidato es una estrella de neutrones o un agujero negro. Otra señal de la presencia de un agujero negro es la variabilidad aleatoria en la emisión de rayos X. El proceso de absorción de materiales que realiza un agujero negro es sin periodicidad y con volúmenes de masa disímil, lo que ocasiona variaciones notables en la intensidad de los rayos X que se producen ahí. Pero además, si la fuente de radiación se encuentra en un sistema binario, la captación de rayos sufrirá interrupciones periódicas producidas por la eclipsación de la fuente por la estrella compañera. Todas estas consideraciones que hemos descrito son las que, actualmente, se toman en cuenta para buscar agujeros negros en el espacio.
La imagen de la derecha es una concepción artística (no a escala) de un sistema binario, compuesto de un agujero negro (figura con discos) y de una estrella de neutrones. Como nada, ni siquiera la luz, puede escapar fuera de las fronteras del horizonte de sucesos, en la figura correspondiente es representado con colores oscuros. La estrella de neutrones, por otra parte, no tiene horizonte de sucesos, en consecuencia, es representada con colores brillantes. Estos sistemas binarios, normalmente, se han podido distinguir a grandes distancias desde la Tierra y parecen como un pequeño punto cuando son observados por los telescopios más potentes. No obstante lo anterior, los telescopios de rayos X que se encuentran en órbitas alrededor de la Tierra pueden distinguir más nítidamente a las estrellas de neutrones que a su compañero en una formación estelar binaria.
La atracción gravitatoria que genera el agujero negro sobre la estrella de neutrones tira a la materia hacia el agujero en forma de espiral. Esta espiral, primero forma un disco, y posteriormente una corriente esférica que desciende hacia el objeto central. Cuando la materia consigue llegar hasta el centro desaparece silenciosamente cuando traspasa la frontera del horizonte de suceso, generando a su vez fuertes repercusiones en la superficie de la estrella de neutrones que se hacen sentir con mucha nitidez entre "crujidos y relinchos".
Pero la búsqueda de candidatos a agujeros negros no sólo se realiza a través de el monitoreo de emisiones de rayos X y explosiones de rayos gamma, si no que también a través del uso de nuevas técnicas ópticas con tecnología de punta. Los nuevos instrumentos que se han instalado en el HST como la cámara infrarroja Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer (CMOS) y el Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS), han permito a los astrónomos observar los fósiles de la evolución terminal de las estrellas penetrando en las paredes de las mortajas de polvo que envuelven las nubes moleculares que queda al final de la existencia de ellas. Se ha podido distinguir como esa nubes moleculares, al igual que el material que expulsan estrellas jóvenes masivas, son barridas por una gran fuerza de gravedad hacia un disco de circunvalación el que va depositando grandes flujos de materiales hacia un centro indistinguible visualmente. En una de sus exposiciones, el STIS hizo una observación precisa a través de un estrecho tajo en el centro de la galaxia M84, ubicada a 50 millones de años luz. Ello le permitió al instrumento medir la velocidad creciente de un disco de gas que se encuentra orbitando a un centro invisible ubicado allí. Ese hallazgo representa una de las evidencias observacionales más directas obtenidas hasta la fecha para la firma de un agujero negro. Tal como lo hemos venido señalando, por su naturaleza los agujeros negros no son posibles de fotografiar directamente. Los científicos deben monitorear pistas sobre efectos gravitatorios poderosos sobre discos de polvo, gases y estrellas. Justamente cuando el agujero negro está absorbiendo a su vecino más cercano, éste, al «caer», emite intensos alaridos energéticos (característicos rayos gamma) o también iluminaciones ultravioleta que se reflejan en objetos circundantes a él que delatan su presencia; sólo por estos fenómenos, por ahora, es posible detectarlos.
Así, buscar un agujero negro en el espacio es como si dos personas, en una noche oscura, en medio del campo, sin Luna ni lámparas, intentaran encontrar un pozo; de súbito, una de las personas cae al pozo y durante su caída lanza un grito de auxilio. Debido a ese grito el compañero encuentra sin dificultad el pozo. Lo mismo acontece en el universo, con la salvedad que el grito de los objetos que son atraídos, especialmente los de rangos mayores como estrellas, se da en el rango óptico, lo cual hace posible detectarlo.
Los extraordinarios medios de observación con que se cuenta en la realidad -sobre todo el telescopio espacial Hubble- ya han registrado muchos de estos enigmáticos bichitos cósmicos conocidos como agujeros negros.
Diferentes equipos de astrónomos han anunciado haber encontrado evidencias que permiten casi, prácticamente, asegurar la existencia de los agujeros negros en el universo. Junto a las detecciones de rayos X y gamma, se ha sumado el monitoreo que ha efectuado el HST con los nuevos instrumentos instalados en él sobre 27 galaxias cercanas, en las cuales, en algunas de ellas, se han podido detectar rastros de la desaparición de un sinnúmero de estrellas y otras que están siguiendo el mismo destino, como si fueran engullidas por un poderoso motor termonuclear. También, se ha podido comprobar en el espacio la existencia muy precisa de un disco de acreción de un diámetro de un quinto de año luz --prueba sólida de la existencia de un agujero negro-- ubicado en la galaxia 3C390.3, situada a 1.000 millones de años luz de la Tierra. El satélite IUE de exploración ultravioleta de la Agencia Europea del Espacio fue el que hizo el hallazgo y además pudo medirlo. En nuestra galaxia, La Vía Láctea, desde el año 1990 sabemos de evidencias de contar con un cohabitante agujero negro, ubicado a unos 300 años luz desde la Tierra; lo detectó el telescopio Sigma y por su magnitud se le llamó «el gran aniquilador». Recientemente se han descubierto pruebas concluyentes de la existencia de un inmenso agujero negro en el centro de la galaxia elíptica gigante M87, que se encuentra a unos 57 millones de años luz de la Tierra en la constelación de La Virgen (Virgo). Se estima que este agujero negro tiene una masa equivalente a la de 3.000 millones de soles, compactada en un espacio de unas 11 horas-luz de diámetro.
Las fotos de arriba, a la izquierda, fueron captadas por el HST. Ellas muestran, primero, dos posibles agujeros negros en los núcleos de las galaxias NGC 3379 ( también conocida como M105) y NGC 3377 de 50 y 100 millones de masas solares respectivamente. Estas galaxias integran el grupo de la Espuela de Leo a 30 millones de años luz de la Tierra.
La foto de abajo muestra a la galaxia NGC 4486B pequeño satélite de la M87 en el cúmulo de Virgo, posee un posible agujero negro de unos 500 millones de masas solares. M87 es una galaxia muy nítida con un núcleo muy activo que posiblemente comporte un gran agujero negro de unos 2.000 millones de masas solares.
Pero mayores evidencias sobre posibles agujeros negros siguen apareciendo. Una de las más relevantes registrada recientemente es la encontrada en la galaxia activa NGC 6251, ubicada a 300 millones de años luz desde la Tierra en la constelación de la Virgen (Virgo). Una sorprendente visión reportada por el Telescopio Espacial Hubble de un disco o anillo de polvo, urdido por efectos gravitatorios, que se trasluce a través de la emisión de un chorro de luz ultravioleta que estaría emanando desde un posible agujero negro.
Se trata de un fenómeno nuevo para los investigadores observadores del cosmos. Anteriormente, todo lo que se había podido detectar como evidencia de la existencia de un agujero negro era la detección de los efectos gravitatorios que éste genera en los objetos que van siendo atraídos a traspasar el horizonte de sucesos, formando en ello una especie de disco de circunvalación constituido como un «picarón»(1) o «dunot»(2) que conforma un capullo que rodea a algo gravitatoriamente poderoso, pero que de ello solamente era factible distinguir la luz intensiva que emana desde los gases calientes que ya se encuentran atrapados por la gravedad del agujero negro, el cual se hallaría empotrado en medio del «picarón».
Pero lo que encontró el Hubble, es bastante más de lo que anteriormente habíamos podido ver sobre un agujero negro. En esta ocasión, se ha podido observar como ese "tenebroso bichito" ilumina el disco de circunvalación que lo rodea, cuestión esta última, no muy extraña para una gran mayoría de físicos teóricos. En las tomas del Hubble se puede distinguir luz ultravioleta reflejándose sobre un lado del disco, el cual se encontraría urdido como la parte superior de un sombrero.
Tal urdidura podría ser producto de perturbaciones gravitacionales que se estuvieran generando en el núcleo de la galaxia que almacena el disco, o bien, al pressing que genera el eje de rotación del agujero negro sobre el de la galaxia.
Si bien todavía no se conocen las posibles medidas de este agujero negro, las evidencias de su existencia se encuentra en la poderosa emisión que se detecta en la eyección de radiaciones que alcanza un espacio de tres millones de años luz y de las partículas que se han visto emanar desde la ubicación del agujero negro en el eje mismo de esta galaxia activa elíptica. Se piensa que muchas galaxias denominadas activas son la cuna de una apreciable cantidad de hoyos negros.
La sensibilidad del Hubble para captar las emisiones de luz ultravioleta combinada con la excepcional resolución de la cámara FOC, construida por la Agencia Europea del Espacio, permite distinguir detalles de objetos espaciales tan pequeños como 50 años luz, lo que le otorga a los astrónomos que se encuentran centrados en la búsqueda de agujeros negros buscar diferentes estructuras que se encuentren en el gas caliente que se ubica cerca de los agujeros negros. Lo encontrado por los astrónomos en NGC 6251 es sorprendente en función de nuestro actual desarrollo en la investigación de las estructuras del universo. Las exposiciones del Hubble muestran un objeto como una especie de dedo peculiar.
La imagen de arriba de la foto de la izquierda que corresponde al núcleo de la galaxia NGC 6251, es una combinación de una toma de imagen de luz visible captada por la cámara WFPC 2 del Telescopio Espacial Hubble, con otra captada de emisiones de luz ultravioleta por la cámara FOC. Mientras la imagen de luz visible muestra un disco de polvo oscuro, la imagen ultravioleta (color azul) no señala aspectos nítidos a lo largo de un lado del disco. La pregunta que salta aquí es: ¿Por qué el Hubble solamente pudo captar los reflejos ultravioletas de sólo un lado del disco? Los científicos que se encuentran abocados a estas investigaciones, preliminarmente han concluido que el disco debe urdirse como la parte superior de un sombrero como efecto de lo que ya hemos explicado anteriormente. La nítida mancha blanca al centrode la imagen corresponde a la luz que ilumina el disco que se distingue en la vecindad del agujero negro.
Otra de las evidencias sobre un posible agujero negro, encontradas últimamente por el HST, es el hallazgo de un disco circunvalatorio que se encuentra sometido a un proceso de desmaterialización generado por poderosas mareas gravitatorias que parecen provenir de un área central ubicada en el núcleo de la galaxia NGC 4261.
La fotografía que insertamos a la derecha, corresponde a una toma realizada por el Hubble Space Telescope de la galaxia anteriormente mencionada y, en ella, resaltan tres importantes aspectos. La partes exterior de color blanco, corresponde a las delimitaciones del núcleo central de la galaxia NGC 4261. En el interior del núcleo se puede observar a una especie de espiral de color café o marrón que parece que estuviera formando un disco circunvalatorio de materias, gases y polvo con las características de uno de acreción. Su peso se puede calcular en unas cien mil veces más que el Sol. Lo anterior es posible debido a que se trata de un objeto en rotación, lo que permite calcular el radio y la velocidad de su constitución y, de ello, calcular el peso de su parte central. El conjunto del fenómeno, incluido el disco circunvalatorio, comporta un diámetro semejante al que tiene el sistema solar, pero pesa 1.200.000.000 veces más que el Sol . Ello implica que su gravedad es una millón de veces más poderosa que la del Sol. Por ello, casi se podría asegurar que el fenómeno podría ser la consecuencia de la presencia en ese lugar de esa galaxia de un agujero negro.
Anteriormente, mencionamos la posibilidad de haberse hallado un agujero negro en la galaxia M87. Se trata de una activa galaxia espiral donde se han encontrado varios objetos interesantes para las investigaciones astronómicas. En su núcleo central, al centro-centro, se ha logrado identificar un disco espiralado compuesto de gases calientes. La imagen primera, al rincón izquierdo, corresponde a la toma completa realizada por el HST. En la imagen mayor, se encuentran sobrepuestos los espectros desde posiciones opuestas. Ello permitió estimar la rotación del disco en cuestión y su tamaño, lo que otorgó la posibilidad de calcular cuál podría ser el peso del objeto invisible que se encontraría en el centro mismo del área analizada.
Aunque las estimaciones dan un tamaño menor al que se conoce para el sistema solar, no obstante el objeto central pesaría tres mil millones de veces más que nuestro Sol. Con la poderosa gravedad que se ha logrado detectar producida en ese lugar de la galaxia M87, lo único que queda es pronosticar que ahí, justo al medio del disco detectado, se debería encontrar un agujero negro.
En la imagen mayor se encuentra una línea diagonal. Se cree que ello se debería a una especie de espiral de salida, ubicado a lo largo del eje de rotación del posible agujero negro, por donde escapan afortunadas partículas de materia que logran eludir la atracción y evitar ser engullidas por el agujero.
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