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Por Glenys Álvarez

Los astrónomos nos dicen que han encontrado un objeto improbable en un lugar improbable. Cuando se habla del Universo no es un titular poco común, siempre encuentran la estrella más grande que luego es sustituida por otra más grande, el agujero negro más lejano que después es reemplazado por otro aún más apartado, la galaxia más antigua que más tarde es rejuvenecida por un hallazgo aún más viejo; el espacio y el tiempo allá afuera son tan asombrosos como el enigmático comportamiento cuántico.

Ahora lo vuelven a hacer y el ya querido y conocido Telescopio Espacial Hubble es uno de los instrumentos protagonistas. El grupo de investigadores, dirigido por Anil Seth, de la Universidad de Utah, anunció en la revista Nature el descubrimiento de un desmesurado agujero negro masivo en una galaxia enana. La galaxia es conocida y su existencia es realmente espectacular, como dije antes, es una enana llamada M60-UCD1 y no solamente es bien pequeña sino que también es extremadamente densa; de hecho, es una de las galaxias más densas conocidas hasta la fecha. Los investigadores nos dicen que en su diámetro de unos 300 años luz, esta galaxia enana atesta unas 140 millones de estrellas. Para comparar, la Vía Láctea tiene 100,000 años luz de diámetro, es decir, que si viviésemos en una galaxia como la M60-UCD1, las noches serían súper brillantes, con al menos un millón de estrellas visibles en el cielo. Pero como habitantes lácteos, desde la Tierra vemos unas cuatro mil estrellas en el cielo.

Por otro lado tenemos el agujero, que es cinco veces más grande que el de nuestra galaxia. Imaginen eso. El de la Vía Láctea tiene la masa de cuatro millones de soles, lo que representa sólo un 0.01 por ciento de la masa total de la galaxia. Pero el supermasivo de M60-UCD1 tiene la masa de 21 millones de soles, lo que corresponde a un ¡15 por ciento de la masa total de la pequeña galaxia!

¿Cómo es esto posible?

Los investigadores piensan que las galaxias enanas con agujeros tan masivos pueden ser más bien los residuos de galaxias más grandes que fueron destrozadas durante colisiones con otras galaxias, es decir, que no se trata de galaxias que se generaron como pequeñas islas de estrellas en aislamiento.

“No sabemos ninguna otra manera en que un agujero negro tan grande podría desarrollarse en un objeto tan pequeño”, dijo Seth.

El equipo no sólo utilizó el Hubble en el espacio sino observatorios en tierra, como con el telescopio de ocho metros de óptica e infrarrojo Gemini Norte en Mauna Kea. Las imágenes de ambos proporcionan información sobre el diámetro de la galaxia y la densidad estelar. Para calcular la masa del agujero negro, Géminis mide cómo los movimientos estelares son afectados por su atracción.

Los investigadores piensan que M60-UCD1 fue una vez una gran galaxia con diez mil millones de estrellas, hasta que un día pasó muy cerca de otra galaxia mucho más grande conocida como M60, que la destrozó, arrancando todas las estrellas y la materia oscura de su parte exterior y convirtiéndola en la enana que es hoy. Los astrónomos creen que la historia continuará y que, eventualmente, la enana se fusionará con la M60, que tiene su propio monstruoso agujero negro con la asombrosa masa de 4,500 millones de soles; en otras palabras, mil veces más grande que el agujero negro en nuestra galaxia. Y eso no es todo. Cuando eso ocurra, los agujeros negros también se fusionarán. Ambas galaxias se encuentran a 50 millones de años-luz de distancia, así que a lo mejor, el caos haya comenzado ya.

Para imágenes y más información acerca del Hubble: http://www.nasa.gov/hubble

Imagen de NASA y ESA. Impresión artística del agujero en M60-UCD1  

El pasado 22 de enero el popular científico Stephen Hawking hacía público un artículo donde sostenía que el horizonte de sucesos de un agujero negro no es, en realidad, esa superficie de no retorno.

Básicamente un agujero negro es un cuerpo cuya gravedad es tan intensa que ni siquiera la luz puede escapar de él. Cuanto más te acercas a un agujero negro más y más difícil es escapar de su tirón gravitatorio. El límite de no retorno es a lo que se le llama horizonte de sucesos, una vez que pasas ese límite, no hay nada que hacer, es imposible escapar, o al menos eso es lo que se pensaba hasta el nuevo trabajo de Hawking. El famoso científico propone que, al tener en cuenta los mecanismos de la mecánica cuántica, la situación es bien distinta y el horizonte de sucesos no sería tal, sino más bien un “horizonte aparente”.

El artículo de Hawking, publicado en el sistema Arxiv, y de título Information preservation and weather forecastign for black holes⁽¹⁾ todavía no ha pasado por el peer review, es decir, no ha sido evaluado por otros expertos de forma anónima para ver la validez de su trabajo, de hecho, el saber que es del señor Hawking ya está minando el anonimato del peer review ya que este debe darse en ambos sentidos.

Hoy no quiero centrarme en el trabajo del señor Hawking si no en algunas de las inesperadas reacciones. No cabe duda que todo astrofísico interesado en los agujeros negros, a buen seguro, habrá leído el artículo en cuestión, nada extraño ni reseñable, algo lógico y normal cuando alguien realiza un trabajo que parece de importancia para tu campo de estudio.

Lo que resulta más sorprendente es que el trabajo del señor Hawking haya tenido repercusiones entre algunos políticos estadounidenses, ¿qué puede importar los agujeros negros en la arena política? En principio nada, lo que interesa a algunos es poder atacar a la ciencia, es decir, negar que la ciencia consiga un conocimiento objetivo del mundo. Michele Bachmann política miembro del Tea Party, ha realizado las siguientes declaraciones:

¿Resulta creíble verdad? Pues resulta que la señora Bachmann nunca ha dicho eso^(3),(4),(5). Gracias a Iñaki Rodriguez he descubierto el gazapo, hay que reconocer que yo mismo me lo había tragado, aunque la fuente de donde lo saque no es la red, como está indicado en la cita. A pesar de la falsedad del testimonio, la reflexión puede seguir teniendo su valor, por lo que solo he realizado un par de cambios sobre el original, a fin de cuentas, no es difícil escuchar a politicos que "tienen primos que les dicen que no hay cambio climático" o ver como se promueven acciones contra alimentos transgénicos cuando nunca se ha probado científicamente todos los males que se les atribuyen. Estos ejemplos nos ponen de manifiesto como las ideologías pueden hacernos no aceptar la ciencia, negando su capacidad de generar conocimiento objetivo. Si la ciencia genera conocimiento objetivo entonces amenaza todas nuestras creencias, entendiendo por creencias aquellas afirmaciones sobre el mundo que aceptamos como verdaderas sin saber si en realidad lo son. Si creo que el cambio climático no existe, entonces, cuando la ciencia aporta sus evidencias, solo hay dos opciones; o aceptar las evidencias y cambiar mi creencia o, atacar la ciencia y negarla aquello que precisamente mejor hace, que es darnos conocimiento sobre el mundo. Si creo que Dios creó el mundo y a los seres humanos, entonces, la evolución por medio de la selección natural debe ser negada, y si la ciencia ha aportado evidencias de que la evolución es real, entonces que mejor que menospreciar la ciencia y negar su capacidad para decirnos cómo es el mundo, confundiendo el carácter perfectible del conocimiento científico con una supuesta incapacidad congénita de la ciencia para explicarnos el mundo. A pesar de la falsedad de las declaraciones de la señora Bachmann no es difícil encontrar negacionistas del cambio climático y crecionistas, no solo dentro de la política sino en casi cualquier otra esfera de la actividad humana.

Y aunque el ejemplo de Michele Bachmann corresponde a una parte del espectro político, no hay que olvidar que este problema sucede también en otras ideologías políticas. Volviendo a este caso en concreto, y por si hubiera algún despistado sobre lo que ha dicho o no el señor Hawking la declaración pone de manifiesto que no se ha entendido nada sobre le trabajo de Hawking, él no niega la existencia de los agujeros negros, sino que una propiedad de los mismos, el conocido horizonte de sucesos, no es cómo se pensaba hasta ahora. Por otro lado, en realidad, el trabajo de Hawking es una hipótesis, habrá que intentar comprobar observacionalmente si tiene razón o no. Además no hay que confundir los hechos con las explicaciones, por ejemplo, que la Tierra sea más o menos redonda se debe a que el campo gravitatorio tiene una simetría esférica, supongamos que mañana descubrimos que esta no es la razón por la que la Tierra tiene la forma que tiene, entonces sabríamos que esa explicación no es correcta, pero eso no implica que la Tierra no sea más o menos redonda, eso es un hecho que pide una explicación, las explicaciones pueden ir perfeccionándose según se avanza en la investigación. Otro ejemplo, si tuviéramos dos teorías para explicarnos el fenómeno de la gravedad, las manzanas no se quedarían levitando a la espera de que descubriéramos cual es la más correcta, las manzanas seguirían cayendo al suelo.

La disonancia cognitiva, el sesgo de confirmación, así como muchos otros sesgos, son las herramientas que nuestras ideologías usan para hacernos negar lo que no nos gusta. En última instancia son los culpables de que en muchas ocasiones abramos la boca para confirmar que somos tontos, cuando era mejor estar callados y no confirmarlo, y de esto, por desgracia, no estamos ninguno a salvo, de ahí la necesidad de ser escépticos y esforzarnos por evaluar a fondo nuestras creencias y opiniones para desechar aquellas que sean falsas o carezcan de justificación alguna.

Nuestra galaxia, la Vía Láctea, es un conjunto de estrellas, gas, polvo y materia oscura. El gas, el polvo y las estrellas dan una forma de espiral a la galaxia. Los brazos espirales giran poco a poco a través de los eones de la eternidad. En el centro de galaxia, escondido, oculto, sin brillar por sí mismo, se encuentra un monstruoso agujero negro.

Los agujeros negros no emiten luz ni la reflejan, todo lo que cae en ellos es absorbido, incluso la luz. Así pues, no podemos observarlos directamente, pero no está todo perdido, podemos saber de sus características por otros métodos.

El agujero negro del centro de nuestra galaxia se ha descubierto haciendo uso de la radioastronomía y estudiando el movimiento de las estrellas cercanas al mismo. Al observar el centro de la galaxia con ondas de radio encontramos dos zonas interesantes, que se han denominado Sagitario A y Sagitario B. Esta última parece ser una región de formación estelar, es decir, es una zona donde se están formando nuevas estrellas. En cuanto a Sagitario A, la mayor sorpresa que nos ha deparado es que tiene una compañera, Sagitario A* (Sgr A*), la cual parece ocupar realmente el centro de la galaxia.

Lo interesante vino cuando se estudió el movimiento de las estrellas que están orbitando Sgr A*. La velocidad de dichas estrellas decrecen según la proporción 1/(r^1/2), es decir, su velocidad disminuye según se alejan del centro de la galaxia. Esto sugiere que en el centro de la galaxia hay una gran concentración de masa. Estudiando las velocidades de esas estrellas, podemos inferir, que la masa concentrada en el centro de la galaxia es de unas 2,6 millones de masas solares. Esta masa probablemente ocupe una zona inferior a unas pocas veces la distancia Tierra-Sol. Todo esto nos indica que SgrA* es un agujero negro supermasivo.

Pero todavía quedan incógnitas por resolver sobre este monstruo galáctico. Según parece, el ritmo con el que engulle la materia que encuentra a su alrededor es más lento de lo que se pensaba. En cierto modo es como si SgrA* estuviera a "dieta", pero ¿a qué ese debe este comportamiento?

La respuesta la ha encontrado un grupo de astrónomos⁽¹⁾. Para encontrar la respuesta a esta pregunta, una vez más, se ha tenido que recurrir a métodos indirectos. En esta ocasión han sido las observaciones de las emisiones de un nuevo pulsar, que se encuentra en la región del centro galáctico, lo que nos ha dado la respuesta.

Un pulsar es una estrella tremendamente compacta que emite ondas de radio con una frecuencia de una exactitud exquisita. Estas ondas de radio están polarizadas, es decir, que las ondas vibran en un plano determinado según viajan por el espacio. Si estas ondas de radio atraviesan un campo magnético su polarización se ve afectada, cuanto más intenso es el campo magnético que atraviesan, mayor es el cambio en la polarización de la onda.

Este tipo de cambio en la polarización de las ondas de este nuevo pulsar es lo que precisamente se ha encontrado. Estudiandolo se ha podido deducir que el campo magnético cerca del pulsar es de unos 2,6 miligauss, es decir, más o menos el 2% del campo magnético terrestre. Este campo magnético estaría asociado al agujero negro (SgrA*). La intensidad de los campos magnéticos depende de la distancia, por lo tanto, cuanto más nos acerquemos a SgrA*, más intenso será dicho campo magnético. Las estimaciones que se manejan es que dicho campo podría llegar a alcanzar varios centenares de gauss en las cercanías del agujero negro.

Aquí, en la existencia de este campo magnético, es donde reside el secreto de la extraña dieta de SgrA*. En principio, el gas que cae hacia el agujero negro resiste dicha caída porque tiene cierta cantidad de energía rotacional. La presencia de pequeños campos magnéticos generaría una especie de rozamiento, que haría que ese gas pierda parte de la energía, y por lo tanto, acabe cayendo inexorablemente hacia el agujero negro. Pero si el campo magnético es mucho más intenso, como es el caso del que se ha encontrado, entonces, según algunos modelos, el efecto puede ser inverso al anterior, y el campo magnético evita que el gas caiga hacía el agujero negro, sometiendo así a este una severa "dieta".

La existencia de este agujero negro y comprender su funcionamiento, nos ayudará no solo a entender mejor la dinámica de la galaxia, sino que también puede arrojar luz sobre la evolución de esta, nuestra galaxia.

Los agujeros negros son quizás los objetos más exóticos que pueblan el universo. Debido a sus peculiaridades, se han ganado un sitio importante dentro de la ciencia ficción.

Los agujeros negros son los restos de una estrella que ha colapsado debido a su ingente gravedad. Su gravedad es tan grande que nada puede detener el colapso de la estrella, así que esta se comprime, y se comprime, y se comprime...

Para poder entender el corazón del agujero negro, lo que se conoce como singularidad, necesitamos una teoría física capaz de unir al relatividad y la mecánica cuántica, algo que de momento no tenemos, aunque ya se están haciendo diversos intentos, como son la teoría de cuerdas o la gravedad cuántica de bucles.

Pero los agujeros negros también pueden estudiarse desde fuera. Algunos agujeros negros tienen una estrella compañera. La gravedad del agujero es tan intensa que arranca el gas de su estrella compañera. Este gas cae hacia el agujero negro en espiral adoptando la forma de un disco(disco de acreción), el gas se fricciona y alcanza temperaturas elevadas, como consecuencia, acaba emitiendo rayos X.

Aquí había un enigma que la ciencia ha resuelto. Las observaciones indicaban que estos discos de acreción emitían rayos X tanto de baja como de alta energía. Pero la teoría sobre este tipos de fenómenos físicos no estaba lo suficientemente desarrollada y no parecía ser capaz de explicar la emisión de rayos X de alta energía. Gracias a un grupo de científicos de la Universidad Johns Hopkins, de la NASA y del Rochester Institute of Technology este misterio ha sido resuelto.

En el estudio se muestra que la temperatura del disco de acreción alcanza los diez millones de grados centígrados. Debido a estas temperaturas, el gas emita rayos X de baja energía. Pero sabemos, porque las observaciones así lo indican, que también se emiten rayos X de alta energía. El equipo de científicos dirigido por Julian Krolik, ha demostrado por primera vez, que la emisión de dichos rayos X de alta energía no solo es posible sino que es inevitable que se produzca cuando el gas cae hacia el agujero negro.

Según parece, esos fotones altamente energéticos de rayos X, provienen de una región de gas tenue y tremendamente caliente, mucho más caliente que el disco de acreción, a dicha región se la conoce como corona, esa es la fuente de esos rayos X de alta energía.

Decía Carl Sagan que la ciencia es como una vela en al oscuridad, y este descubrimiento nos sirve de ejemplo, la ciencia vuelve a iluminar con su luz una parcela de nuestra ignorancia, dándonos una vez más, la respuesta a nuestras preguntas.

Vía Johns Hopkins University

Con los tiempos que corren, quien más quien menos, suele realizar visitas a la báscula para conocer y controlar, en el caso de que fuera necesario, su peso. Para ser exactos deberíamos decir que lo que queremos conocer es nuestra masa, no nuestro peso.

El peso es una fuerza que nos indica la intensidad con la que nos atrae la fuerza gravitatoria, y depende tanto de la masa del objeto como de la gravedad del lugar donde se encuentre dicho cuerpo. La báscula es sensible a esa fuerza, el peso, y a partir de ella calcula cual es la masa del cuerpo que está sobre ella, en realidad, es sencillo, tenemos tres variables, la gravedad, el peso y la masa, dado que la gravedad se conoce y el peso es lo que mide la báscula, sólo queda calcular la otra variable y este cálculo lo realiza la báscula, ya sea mediante medios mecánicos o electrónicos.

Así pues, si queremos conocer la masa de un objeto necesitamos una báscula, ahora bien, ¿qué clase de báscula pueden usar los astrónomos para “pesar agujeros negros”? Lo que se necesita es algo que nos diga de forma directa o indirecta la intensidad del campo gravitatorio del agujero negro, a partir de ahí se puede conocer su masa. Una de las formas de conocer la masa de un objeto es observar cómo orbitan otros cuerpos alrededor suyo. Por ejemplo, conociendo la distancia de un planeta a su estrella y observando cómo es el movimiento de este último se puede llegar a deducir la masa de dicha estrella. En el caso de los agujeros negros se suelen usar las estrellas y nubes de gas cargado eléctricamente que orbitan a su alrededor, pero el método no es del todo exacto.

Recientemente, un grupo de astrónomos ha desarrollado una nueva técnica más precisa que la anterior. Su trabajo ha aparecido publicado en la prestigiosa revista Nature, bajo el título A black-hole mass measurement from molecular gas kinematics in NGC4526. La técnica consiste en observar en el rango de las microondas el monóxido de carbono que hay en las nubes de gas que rodean el agujero negro. Haciendo uso de esta nueva técnica han conseguido calcular la masa del agujero negro que se encuentra en el centro de la galaxia NGC 4526 y dicha masa ha resultado ser de aproximadamente 450 millones de veces la de nuestro Sol.

Hacer astronomía a veces consiste en encontrar básculas celestes que nos puedan desvelar la masa de los objetos que habitan el Universo. Conociendo la masa podemos saber si el objeto es un planeta, una estrella o si incluso es un agujero negro, es como si a los distintos astros les dijéramos “dime cuanto pesas y te diré que eres”.

Vía ScienceNow

Difícilmente vamos a encontrar objetos astronómicos que atraigan más al público y que al mismo tiempo disparen más su imaginación que los agujeros negros. No es de extrañar que esto sea así. Los agujeros negros son el resultado de la muerte de estrellas muy masivas. Objetos tremendamente densos que con su campo gravitatorio son capaces de deformar el espacio-tiempo que les rodea, dando lugar a todo tipo de situaciones raras y extrañas. No es de extrañar que estas peculiaridades suyas les hayan convertido en unos de los objetos más usados en los relatos de ciencia ficción.

A todo esto hay que añadir que el centro de algunas galaxias albergan un agujero negro de proporciones inimaginables, son los conocidos y temidos agujeros negros supermasivos. Estos agujeros son capaces de devorar estrellas enteras. Algunos de estos agujeros negros residen tranquilamente en el centro de las galaxias como puede ser el caso del agujero negro que está en el centro de nuestra Vía Láctea. En cambio otros han convertido la galaxia que habitan en una galaxia activa, esto es, una galaxia que emite unos increíbles chorros de energía.

La típica imagen que tenemos de los agujeros negros como devoradores insaciables no tiene que corresponderse con la realidad. Los agujeros negros que residen en el centro de galaxias, como puede ser el de nuestra Vía Láctea, no están todo el tiempo devorando estrellas. Esto es lo que han descubierto un grupo de científicos dirigidos por Suvi Gezari de la Universidad Johns Hopkins. Su trabajo ha sido publicado en la revista Nature y lleva por título: An ultraviolet–optical flare from the tidal disruption of a helium-rich stellar core.

El equipo realizó su descubrimiento haciendo uso del telescopio Pan-STARRS1 que se encuentra en el monte Haleakala en Hawaii. Su búsqueda consistía en encontrar agujeros negros que estuvieran dándose un festín en el momento de su observación. El 31 de Mayo de 2010 encontraron que el agujero negro del centro de una galaxia que se encuentra a unos 2.700 millones de años luz de nosotros, mostraba claros signos de estar en pleno proceso de ingestión de una estrella. El agujero negro en cuestión tiene una masa de unos tres millones de masas solares, lo que hace que sea aproximadamente del mismo tamaño que el agujero negro que reside en el centro de nuestra galaxia.

Cuando una estrella pasa cerca de un agujero negro la intensa gravedad de éste crea unas tremendas fuerzas de marea que consiguen despedazar la estrella, entonces, el gas que la forma cae hacia el agujero negro formando una espiral, el gas se calienta durante este proceso y empieza a emitir radiación electromagnética, este repentino “encendido” de agujeros negros es lo que andaba buscando el equipo de Gezari. Según parece el agujero negro en cuestión había estado sin ingerir nada durante anteriores observaciones, pero en mayo de 2010 se observó claramente que el agujero negro estaba emitiendo radiación, dicho de otro modo, estaba devorando una estrella. El tiempo que le ha llevado al agujero negro despedazar la estrella y dar buena cuenta de los constituyentes de la misma ha sido de aproximadamente un año.

Así que según parece los agujeros negros supermasivos que residen en el centro de las galaxias no están devorando estrellas constantemente, más bien, parece un picoteo que sucede de vez en cuando. Si el ritmo al que estos agujeros se alimentan aumentara considerablemente esto podría presentar un problema para la formación de nuevas estrellas en la galaxia. Al menos esto es lo que ha encontrado otro grupo de científicos estudiando galaxias activas.

Las galaxias activas se caracterizan por tener en su centro un agujero negro supermasivo cuyo ritmo de ingerir materia de sus zonas circundantes no es un picoteo, como es el caso del agujero negro que acabamos de ver o como podría ser el del propio agujero negro del centro de nuestra galaxia. En las galaxias activas sus agujeros negros centrales devoran material a un buen ritmo.

Hasta ahora se sabe que la actividad del agujero negro y la formación de estrellas en la galaxia están relacionados de alguna manera. Según parece ambos procesos aumentan a la vez hasta que se alcanza cierto punto, momento en el cual la actividad del agujero negro sigue creciendo pero en cambio la formación estelar se detiene.

Este equipo de científicos liderados por Mathew Page del University College London's Mullard Space Science Laboratory ha estudiado galaxias activas para entender cómo la actividad de los núcleos de estas galaxias afecta a la formación estelar. Para ello han tenido que estudiar una época del Universo cuando la formación estelar era mucho más intensa que ahora, dicha época sucedió hace entre 12.000 y 8.000 millones de años. Para su estudio han utilizado los datos provenientes de los telescopios Herschel y Chandra. Sus resultados también han sido publicado en la revista Nature, bajo el título: The suppression of star formation by powerful active galactic nuclei.

Lo que Page y su equipo han encontrado es que cuando el agujero negro se alimenta a un ritmo muy elevado empieza a emitir mayor cantidad de radiación. Hay que recordar que según cae la materia hacia el agujero negro suele hacerlo en forma de espiral. En dicha espiral el rozamiento del gas que está cayendo hacia el agujero negro hace que éste se caliente alcanzando temperaturas altísimas, consiguiendo así que el gas llegue a emitir radiación en forma de rayos X. Pues bien, esta radiación que es expulsada desde el agujero negro se extiende por la galaxia y es tan energética que impide que otras nubes de gas colapsen para formar nuevas estrellas.

Agujeros negros de millones de veces la masa del Sol que son capaces de engullir estrellas que pasen despistadas por sus cercanías. Agujeros negros que son el motor de las galaxias activas capaces de emitir tal cantidad de radiación como para detener el proceso de formación de nuevas estrellas en la galaxia que los alberga. Los agujeros negros, objetos titánicos que curvan y deforman el espacio-tiempo de formas difíciles de imaginar. No es de extrañar que estos objetos pueblen las páginas de las novelas de ciencia ficción, ciertamente tienen todos los elementos para llevar nuestra imaginación a sus límites.