Desanimado, echa mano de su entrenador: "Oye, ¿a qué velocidad tengo que lanzar la dichosa pelota para que no me deje en ridículo una vez más?". El entrenador hace números: tiene que impulsarla a más de 40.000 kilómetros por hora (km/h) o, lo que es lo mismo, a 11 kilómetros por segundo (km/s). A velocidades de impulso más lentas, la pelota seguirá golpeándole la cabeza.
Viendo que su mejor fichaje se está hundiendo, el entrenador intenta consolarlo: "Ánimo. Si estuvieras en la Luna, sólo necesitarías lanzarla a 2,4 km/s". El pícher lo mira atónito. "Pero no es culpa tuya –añade el entrenador–. Es que esta gente de la divulgación científica tiene una imaginación muy turbia."
Así que el pícher nos deja tirados justo ahora, cuando íbamos a proponerle un viaje al Sol. Desde allí, como tiene más masa, su pelota tendría que salir disparada a nada menos que 617 km/s.
2,4 km/s en la Luna, 11 km/s en la Tierra, 617 km/s en el Sol... A estas velocidades se las llama, muy gráficamente, "de escape". Ahora sabemos que en lugar de a un honrado pícher tendríamos que haber llamado a un mago escapista.
El Sol era sólo la primera escala de una gira. Parece que a mayor masa, mayor velocidad de escape. Pero no sólo la masa influye en el aumento de esa velocidad. Si el lanzador se encontrase sobre un objeto con tanta masa como el Sol pero de menor tamaño –un lugar donde la materia estuviera más compactada que en el astro rey, como es el caso de una enana blanca–, la velocidad de escape necesaria alcanzaría cotas todavía más vertiginosas. El pícher establecería allí –¡o más quisiera él!– un nuevo hito en su palmarés: un lanzamiento a 5.500 km/s.
Podemos concebir pocos elementos de la naturaleza capaces de lograr esa rapidez. Pero si hay uno que bata todas las plusmarcas de velocidad en el Universo, ese es la luz. Como sabemos que se desplaza en el vacío a unos 300.000 km/s, ¿podemos concebir un lugar con tanta masa y tan concentrada que su velocidad de escape sea aún mayor?
El geólogo inglés John Michell ya habló en 1783 de unas "estrellas oscuras" que poseerían estas características. Laplace, el famoso filósofo y matemático francés, recogió la idea en su libro El sistema del mundo, de 1796. Pero, tras la tercera edición de la obra, abandonó la idea. Einstein la retomaría ya en 1912, en su Teoría de la Relatividad General.
Su bautizo no tuvo lugar, sin embargo, hasta 1968, cuando el físico estadounidense John Archibald Wheeler los denominó como se les conoce hoy: agujeros negros. Un nombre que en plena Guerra Fría triunfó sobre la del enemigo –los soviéticos los llamaban "estrellas congeladas"– por subrayar su invisibilidad desde la Tierra. Ni la luz escapa de su atracción, si bien se ha postulado la posibilidad de que algunas partículas subatómicas puedan escabullirse justo antes de ser absorbidas, dando así testimonio del nacimiento del agujero negro.
Su oscuridad es en realidad el paradójico final de las estrellas, tan brillantes. En una estrella "viva" tiene lugar un tira y afloja entre fuerzas: la de gravedad, que obliga a la materia a comprimirse, y la fuerza de radiación, ejercida por la combustión de la estrella, que la impulsa a lo contrario, a expandirse.
Al apagarse la combustión, la materia queda sólo a merced de su propia gravedad. Toda esa masa "muerta" se derrumba sobre sí por su propio peso ("colapsa", en términos científicos), se contrae hasta límites insospechados y da lugar a nuevos objetos astronómicos.
Así, cuando toda la masa de la estrella queda compactada en el volumen de un planeta, se forma una enana blanca. Si ya tenía pocas posibilidades de tener éxito en su lanzamiento, nuestro pícher se encontraría aquí con una dificultad añadida: los 80 kilos que pesaba en la azotea del principio han pasado a ser 104 millones en la enana blanca.
La estrella original podrá seguir colapsando hasta reducirse al tamaño de una ciudad. Surgirá así una estrella de neutrones. El pícher pesará aquí más de 11.000 millones de toneladas.
Ahí no queda todo. El núcleo de esa estrella podrá contraerse más, hasta alcanzar una densidad infinita, es decir, una cantidad de materia enorme cabrá en un espacio microscópico. Se crea así un agujero negro, toda una excepción de las leyes físicas que rigen nuestro mundo.
Pero las estrellas no son las únicas en dejar como herencia un agujero negro. La vida de otros objetos astronómicos, más grandes, tiene un final parecido. Hablamos de los agujeros negros súper masivos: su masa es equivalente a la de un millón de soles, incluso algunos llegan a los mil millones de masas solares. Estos agujeros negros se localizan en el centro de algunas galaxias, llamadas activas, y alcanzan radios mayores a la distancia que separa el Sol del planeta Urano.
Como hemos señalado, los agujeros negros nos resultan invisibles, pues no emiten luz alguna que transporte su imagen hasta la Tierra. Pero sí son detectables si nos atenemos a sus efectos sobre los objetos astronómicos cercanos.
Así, se les observa a menudo formando parte del corazón de los cuásares, objetos muy brillantes de los confines del Universo a los que en su descubrimiento se confundió con estrellas (su nombre es la contracción de "quasi-estelar"). Se cree que un cuásar es la asociación de un agujero negro muy activo, una galaxia y la materia que el agujero le va "robando" a ésta y que adopta la forma de disco.
Pero no es fácil asistir a una reunión tan particular desde la Tierra. La intensidad del brillo del cuásar inunda la mayor parte de la imagen que captan los telescopios. Es preciso emplear técnicas complejas para sortear ese "deslumbramiento" de la observación directa. Sólo así se podrá distinguir el resplandor del cuásar de la tenue luz de la galaxia asociada que se esconde detrás.
Justo esto es lo que consiguieron los telescopios Hubble y VLT: se observaron veinte cuásares y se comprobó, como era de esperar, que cada agujero negro se alimentaba de una galaxia próxima. En todos los casos menos en uno: HE0450–2958, un cuásar situado a cinco mil millones de años luz, no aparecía asociado a galaxia alguna. ¿De qué materia se "alimentaba" entonces?
Los astrónomos barajaron la posibilidad de que el cuásar albergase una galaxia mucho más débil de lo habitual, de ahí que no surgiera a la luz ni siquiera tras el afinado tamiz de Hubble y VLT. Pero para que la galaxia se les escapase a los telescopios, su luminosidad tendría que ser seis veces más débil que la media y medir sólo 300 años-luz, esto es, de 20 a 170 veces menos de lo habitual. Estas medidas resultan insólitas y los astrónomos descartaron finalmente que haya galaxia alguna asociada al solitario agujero negro.
Pero sí detectaron una nube de gas, llamada the blob (algo así como "la mácula"), que se encuentra próxima al cuásar y que podría estar alimentando de materia al agujero negro. Tiene lugar así una particular simbiosis entre ambos objetos: el cuásar ilumina a la nube con la luz que él mismo desprende al extraerle violentamente su gas. Incluso se ha detectado en las proximidades una galaxia que parece haber sufrido los efectos de una colisión reciente. ¿Le habrá robado el agujero negro esa nube de gas al pasar por su lado?
Y no acaban aquí las posibilidades. Una cosa es que desde la Tierra no se pueda observar el "manjar" del agujero negro y otra bien distinta es que no exista. Contamos con varios indicios, aportados tanto por la teoría como por la observación indirecta, de la existencia de una gran cantidad de materia oscura. Lo característico de esta materia es que parece estar formada de unos "ladrillos" diferentes a la materia visible (electrones, protones y neutrones), que resulta totalmente indiferente a la luz y por tanto no puede detectarse por medio de ninguna de sus manifestaciones (luz visible, infrarroja, ultravioleta...). No se trata sólo de un exceso de imaginación de los científicos. Sólo creyendo en la materia oscura, que dependiendo de las estimaciones supondría entre un 23% y un 30% de todo lo existente, resulta inteligible el funcionamiento del Universo tal y como lo concebimos.
Compartir:
Multimedia
-
Velocidades de escape de distintos cuerpos del Sistema SolarAutor: Gotzon Cañada
© caosyciencia.com
El autor
José M. Abad Liñán es Licenciado en Periodismo. Actualmente es responsable de comunicación del Año Polar Internacional en España y colaborador del suplemento "Futuro" de El País.
Ver todos los artículos de José M. Abad Liñán
Glosario
-
Sol
-
Enana blanca
-
Agujero negro
-
Luz
-
Gravedad
-
Estrella
-
Estrella de neutrones o púlsar
-
Galaxias
-
Cuásar
-
Telescopio
-
Materia oscura
-
Vacío