Las estrellas colapsadas crecen tan lentamente que no podrían volverse supermasivas.
Durante miles de millones de años, los lanudos brazos espirales de la galaxia UCG 11700 han girado en paz sin ser perturbados por las colisiones y fusiones que han deformado otras galaxias.
Sin embargo, mientras la UCG 11700 gira armoniosamente en el espacio, algo monstruoso acecha en su centro.
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En el corazón de esta hermosa rueda cósmica se encuentra uno de los objetos más misteriosos del universo: un agujero negro supermasivo.
Si bien la masa de los agujeros negros estándar equivale a alrededor de cuatro veces la de nuestro Sol, sus enormes parientes son millones y, en ocasiones, miles de millones de veces más masivos.
Los científicos creen que casi todas las grandes galaxias tienen un agujero negro supermasivo en su corazón, a pesar de que nadie sabe cómo llegaron allí.
“Las galaxias ideales para mi estudio son las espirales más hermosas y perfectas que puedas imaginar”, dice la investigadora junior de la Universidad de Oxford Becky Smethurst, quien estudia los agujeros negros supermasivos.
“Las galaxias más bonitas son las que podrían ayudarnos a resolver el misterio de cómo crecen estos agujeros negros”, agrega.
Cómo aparece un agujero negro
Hay un pequeño secreto sobre cuán convencional, es la forma en la que un agujero negro aparece y crece.
Una estrella moribunda se queda sin combustible, explota en una supernova, colapsa sobre sí misma y se vuelve tan densa que ni siquiera la luz puede escapar de su intensa gravedad.
La idea de los agujeros negros existe desde hace un siglo y ya la predijo la Teoría de la Relatividad General de Albert Einstein.
En la cultura popular, los agujeros negros son perfectamente oscuros y están infinitamente hambrientos. Ellos atraviesan el universo absorbiendo todo lo que encuentran a su paso, haciéndose más grandes y voraces a medida que lo hacen.
Misterio resuelto, uno podría pensar: los agujeros negros supermasivos son simplemente los más hambrientos y los más antiguos de su tipo.
Sin embargo, los agujeros negros no están a la altura de su monstruosa reputación. Son sorprendentemente ineficaces en la acreción (término científico para decir “absorber”) del material circundante, incluso en un núcleo galáctico denso.
De hecho, las estrellas colapsadas crecen tan lentamente que no podrían volverse supermasivas simplemente absorbiendo material nuevo.
Aún más desconcertante es saber que los agujeros negros supermasivos ya existían cuando el universo estaba todavía en su relativa infancia.
Los cuásares lejanos, algunos de los objetos más brillantes del cielo nocturno, son en realidad antiguos agujeros negros supermasivos que han incendiado los núcleos de galaxias moribundas.
Algunos de estos gigantes han estado presentes al menos desde que el universo tenía apenas 670 millones de años.
La realidad sobre estos motores energéticos
Mientras que el corazón de un agujero negro sigue siendo desconocido para los observadores externos, los agujeros negros supermasivos pueden brillar más intensamente que una galaxia entera de estrellas, e incluso pueden producir “eructos” de radiación ultravioleta a medida que consumen material a su alrededor.
Los agujeros negros tienen un límite esférico conocido como “horizonte de eventos”. Dentro de esta esfera, la luz, la energía y la materia están atrapadas ineludiblemente.
El espacio y el tiempo se pliegan sobre sí mismos y las leyes físicas que describen cómo funciona la mayor parte de nuestro universo se rompen.
Pero, justo fuera del horizonte de eventos, un agujero negro giratorio puede convertir el material cercano en un disco giratorio sobrecalentado.
Alcanzando temperaturas superiores a los 10 millones de grados centígrados, el disco de acreción en un cuásar libera una radiación cegadoramente brillante en todo el espectro electromagnético.
“Los agujeros negros son los motores más eficaces y eficientes del universo”, dice Marta Volonteri, investigadora de agujeros negros en el Institut d’Astrophysique de Paris.
“Transforman la masa en energía con una eficiencia de hasta un 40%. Si piensas en cualquier cosa que nosotros quemamos con carbono o energía química o, incluso, en lo que sucede en las estrellas, es solo una pequeña fracción de lo que produce un agujero negro”.
Las ondas gravitacionales y su papel en el tamaño de los agujeros
La liberación de energía es una de las muchas formas en que los agujeros negros divulgan sus secretos.
Cuando los agujeros negros se fusionan o chocan con objetos ligeramente menos densos como estrellas de neutrones, los eventos crean ondas en el espacio-tiempo llamadas ondas gravitacionales.
Estas ondas se mueven a través del cosmos a la velocidad de la luz y se detectaron por primera vez en la Tierra en 2015.
Desde entonces, grandes centros como el Observatorio de Ondas Gravitacionales por Interferometría Láser (LIGO, por sus siglas en inglés) en Estados Unidos y las instalaciones de Virgo cerca de Pisa, Italia, han ido recogiendo las ondas creadas por estas colisiones.
Pero aunque estos observatorios utilizan instrumentos que miden varios kilómetros de extensión, solo pueden detectar ondas de agujeros negros de tamaño relativamente modesto.
