Los agujeros negros son quizás los objetos más extraños y misteriosos del universo conocido. Nadie los ha visto, pero los científicos están seguros de que existen. No solo los predice Einstein, su presencia se confirma indirectamente por la influencia que tienen en el espacio-tiempo que los rodea. Sabemos algo sobre estos objetos, pero no sabemos aún más. Según los científicos, comprender el fenómeno de los agujeros negros y, en particular, aquellos procesos que ocurren en sus centros, nos permitirá no solo entender, sino que también nos dará la oportunidad de controlar las fuerzas fundamentales de la naturaleza, por ejemplo, la misma gravedad.
Cada año, los científicos informan sobre los descubrimientos relacionados con los agujeros negros, paso a paso, lo que lleva a una comprensión más cercana de su naturaleza. Hoy hablaremos de los diez más recientes.
Muchos agujeros negros de masa intermedia
norte
Entre la familia de los agujeros negros, quizás los más prominentes sean los llamados agujeros negros de masa media (o intermedia). Estos son agujeros negros, cuya masa es mucho mayor que la masa de los agujeros negros de magnitud estelar (de 10 a varias decenas de masas solares), pero mucho menor que la de los agujeros negros supermasivos (de un millón a cientos de millones de masas solares). Anteriormente, se suponía que este tipo de agujero negro ocurre con mucha menos frecuencia que las otras dos clases indicadas, pero un descubrimiento reciente refutó esta opinión.
En 2018, los científicos encontraron un lugar donde estos objetos se encuentran con mayor frecuencia. Por razones inexplicables hasta ahora, los agujeros negros de masa media se encuentran con mayor frecuencia en los centros de galaxias pequeñas. Una vez que los científicos lo descubrieron, el extraño agujero negro dejó de serlo. Además, este descubrimiento puede ayudar a resolver otro misterio asociado con los agujeros negros.
Una de las cuestiones más urgentes de la astronomía moderna es la naturaleza de los agujeros negros supermasivos. Los científicos no pueden comprender cómo algunos de los agujeros negros supermasivos descubiertos en galaxias relativamente compactas han aumentado de tamaño muy rápidamente desde el Big Bang. Esos mismos agujeros negros de masa media pueden apuntar a la respuesta correcta. Según una de las suposiciones, los agujeros negros supermasivos podrían haber crecido a partir de agujeros negros de masa media, según otra: nacieron así desde el principio. ¿Pero cómo? Los científicos aún no pueden dar una respuesta exacta, pero parece que están comenzando a moverse en la dirección correcta.
Video promocional:
Objetos misteriosos cerca de Sagitario A *
Sagitario A * es un agujero negro supermasivo ubicado en el centro de nuestra galaxia. A principios de la década de 2000, los científicos descubrieron dos objetos misteriosos a su lado. Fueron apodados los objetos de clase G y originalmente se confundieron con nubes de gas y polvo. El misterio comenzó después de que estos objetos se acercaran al agujero negro. En lugar de ser destrozados por la poderosa gravedad de un agujero negro supermasivo, los objetos G1 y G2 de alguna manera pudieron sobrevivir.
En 2018, los científicos descubrieron tres objetos más de clase G (G3, G4, G5) cerca de Sagittarius A *. El análisis de los datos recopilados durante 12 años no ha aclarado finalmente el panorama para los astrónomos. Los objetos llaman la atención por sus propiedades inusuales. Los cinco objetos G tienen las firmas visuales características de las nubes de gas, pero se comportan como estrellas de enorme masa.
Basándose en esto, los científicos han supuesto que encontraron un tipo de estrellas muy raro, poco característico de nuestra galaxia. Los científicos explican la apariencia de estos objetos por las condiciones únicas en la vecindad de un agujero negro supermasivo: aquí, bajo la influencia de la poderosa gravedad, las estrellas binarias pueden colapsar para formar un solo objeto grande envuelto en espesos envoltorios de gas y polvo. Sin embargo, los científicos señalan que no todos los objetos tienen órbitas similares alrededor del agujero negro, por lo que aún no pueden explicar con precisión la naturaleza del fenómeno que vieron.
El agujero negro más antiguo
El descubrimiento del agujero negro más antiguo no es solo una cuestión de edad. El descubrimiento de este anciano puede ayudarnos a resolver muchos misterios interesantes asociados con la era en la que las primeras estrellas del universo recién comenzaron a encenderse.
Según los científicos, el agujero negro ULAS J1342 + 0928 descubierto en 2017 nació solo unos 690 millones de años después del Big Bang. Cuando el cosmos tenía solo el 5 por ciento de la edad actual, este agujero negro ya tenía 800 millones de veces la masa de nuestro Sol hoy.
El objeto se encuentra a unos 13,1 mil millones de años luz de la Tierra y se formó durante los primeros días del universo. Este período se denomina a menudo la era de la reionización, cuando las primeras estrellas, galaxias, cúmulos y supercúmulos de galaxias comenzaron a aparecer debido a la atracción gravitacional. El panorama completo de la reionización aún no está claro para los científicos, por lo que los agujeros negros que aparecieron durante este período pueden ser sin duda una de las fuentes más interesantes de nueva información.
Como se señaló anteriormente, los científicos tampoco pueden comprender cómo, en tan poco tiempo después del Big Bang, los agujeros negros pudieron acumular una gran cantidad de masa. Objetos como ULAS J1342 + 0928 pueden arrojar luz sobre esta pregunta, pero para sacar conclusiones, sería bueno encontrar al menos algunos dinosaurios espaciales similares más. Desafortunadamente, los agujeros negros de la era de la reionización son extremadamente raros.
El agujero negro de más rápido crecimiento
En 2018, los científicos descubrieron el agujero negro "hambriento" en el universo conocido. Cada día, cada segundo, consume una masa equivalente a la masa de nuestro Sol, por lo que también crece rápidamente. Por suerte para nosotros, ella está muy lejos. Si este monstruo estuviera en el centro de la Vía Láctea, entonces los rayos X que crea esterilizarían la Tierra de cualquier vida.
Cuando los científicos descubrieron la primera luz del quásar J2157-3602 asociado con este agujero negro, su edad se estimó en 12 mil millones de años. Tan pronto como los científicos confirmaron que realmente hay un agujero negro al lado del quásar, su masa ya era de unos 20 mil millones de masas solares. Por el momento, los astrónomos no pueden explicar la razón del rápido crecimiento del agujero negro.
Lo único que se sabe acerca de este objeto es que sus apetitos calientan el gas y el polvo circundantes a tal estado que su brillo eclipsará fácilmente la luz de casi todas las estrellas del cielo.
Clúster oculto
Un cúmulo de galaxias puede contener cientos o incluso miles de galaxias. Estos grupos son considerados por los científicos como algunos de los objetos más grandes del universo. ¿Crees que es imposible esconder semejante embuste con un solo objeto espacial? Está usted equivocado. Un quásar demostró lo contrario.
El objeto descubierto se llamó PKS1353-341 y originalmente estaba destinado a ser una galaxia separada, con una región central increíblemente brillante. Sin embargo, los astrónomos del Instituto de Tecnología de Massachusetts en 2018 descubrieron una verdad que había estado oculta durante varias décadas desde que se descubrió el objeto. Resultó que el objeto no es una galaxia, sino un solo cuásar (una región de gas caliente que rodea un agujero negro supermasivo), que se encuentra en el centro de todo un cúmulo de galaxias ubicado a 2.400 millones de años luz de la Tierra.
El quásar era tan brillante que literalmente eclipsaba todo el espacio circundante que contenía cientos de galaxias. Los científicos del MIT calcularon su brillo y resultaron que es 46 mil millones de veces más brillante que el Sol. Según los investigadores, un brillo tan extremo está asociado con la absorción de una gran cantidad de material circundante por el agujero negro supermasivo central.
norte
Sistemas duales
Otro misterio para los científicos es el llamado doble, es decir, agujeros negros emparejados que se envuelven entre sí. Los científicos ya han señalado casos de colisiones de agujeros negros en el pasado. Dos fueron identificados en 2015 y uno más en 2017. Sorprendentemente, gracias a este último, los científicos por primera vez se convirtieron en testigos directos de un fenómeno igualmente raro.
En la señal recibida de la colisión de dos agujeros negros, se observaron signos de ondas gravitacionales del espacio-tiempo: un cambio en el campo gravitacional que se propaga como ondas. En este caso, ambos agujeros negros no fueron destruidos, sino que se fusionaron en un solo todo: un agujero negro supermasivo, incluso más grande en tamaño que sus progenitores.
Los científicos tienen dos suposiciones sobre la naturaleza de la apariencia de los sistemas a partir de agujeros negros binarios. Según uno, los agujeros negros binarios aparecen cuando mueren los sistemas estelares binarios. Según el segundo, los agujeros negros se forman independientemente unos de otros y después de eso, a la deriva en el espacio, se atraen entre sí bajo la influencia de las fuerzas gravitacionales.
Burbuja mortal
En 2018, los físicos sugirieron otro escenario del apocalipsis: la Tierra podría ser destruida por agujeros negros. Un año antes, el mundo científico celebró la confirmación del descubrimiento de las ondas gravitacionales, un fenómeno que estira y contrae el tejido de la realidad. Este poder es mortal.
En la nueva teoría, los científicos de la Universidad de Princeton predijeron uno de los escenarios de lo que podría suceder si, como resultado de cataclismos cósmicos de alta energía (por ejemplo, cuando dos agujeros negros o dos estrellas de neutrones se fusionan), las ondas gravitacionales emergentes chocan entre sí.
Con fines ilustrativos, las ondas gravitacionales a menudo se comparan con los círculos en el agua que se producen cuando se lanza una piedra. Sin embargo, si una partícula u objeto se mueve a la velocidad de la luz, pueden aparecer ondas gravitacionales planas. Según los científicos, si las ondas son lo suficientemente grandes, su colisión podría crear un agujero negro gigante que cambiará el espacio y el tiempo en una gran área del espacio exterior.
Si esto sucede cerca de la Tierra, entonces no solo todos los seres vivos, sino también el planeta mismo y todo el sistema solar llegarán a su fin.
Agujero negro pícaro
Los científicos se han preguntado repetidamente sobre la posibilidad de que las galaxias "expulsen" sus agujeros negros centrales. Sin embargo, durante mucho tiempo, los astrónomos no pudieron encontrar evidencia de este fenómeno. Pero en 2017, la galaxia 3C186 presentó a los exploradores espaciales una verdadera sorpresa.
Según los científicos, antes la galaxia 3C186 eran dos galaxias separadas, que en algún momento de su historia se fusionaron en una. La nueva galaxia tomó contornos y formas bastante claros, en lugar de la supuesta estructura desordenada, pero la principal sorpresa vino de su centro: los científicos, llenos de esperanzas de encontrar un agujero negro supermasivo en ella, no encontraron nada en absoluto.
Más tarde, todavía se descubrió el agujero negro, a solo 35.000 años luz del centro galáctico 3C186. Cuando los dos cúmulos de estrellas chocaron, sus agujeros negros galácticos centrales chocaron, creando finalmente un agujero negro supermasivo. Este evento probablemente creó ondas gravitacionales muy poderosas que empujaron este agujero negro recién formado fuera de la galaxia, explican los científicos.
Sin embargo, esto resultó no ser tan fácil, continúan los investigadores. La expulsión de un agujero negro del centro galáctico requirió una energía equivalente a la explosión de 100 millones de supernovas. Los científicos aún no han descubierto qué sucedió realmente allí, pero ya está claro que hay fuerzas que pueden resistir incluso el poder de los propios agujeros negros.
Curiosamente, el agujero negro rebelde continúa moviéndose hacia los bordes de su galaxia. Al ritmo actual, será expulsado completamente fuera de él en unos 20 millones de años.
Tiempo inverso
Los agujeros negros se forman cuando se produce un colapso gravitacional (compresión) de una estrella suficientemente masiva, o el colapso de la parte central de la galaxia o gas protogaláctico. En este momento, se lanza al espacio una cantidad colosal de radiación gamma. Este último, a su vez, es el evento electromagnético más brillante que ocurre en el Universo y los científicos aún no lo comprenden completamente.
En 2018, se encontraron signos muy extraños en las señales de rayos gamma capturadas, que, según investigadores de la NASA, se pueden interpretar como "inversión del tiempo". Por lo general, cada evento de rayos gamma emite una forma de onda característica que nunca se repite. Las señales detectadas contenían anomalías que, al final, no podían explicarse desde el punto de vista de ningún modelo teórico. Estas señales eran estructuras especiales en forma de ondas que giraban en el tiempo como si su comienzo fuera al final de la ráfaga y el final, en los primeros momentos de la ráfaga.
Para algunos físicos, tal observación fue suficiente para reclamar evidencia de la inversión del tiempo. Según otra explicación, muy probablemente más realista, los rayos de la emisión de rayos gamma en su camino podrían chocar con alguna materia, lo que dotó a las ondas de una firma que fue aceptada por los científicos para el transcurso del tiempo inverso. Es muy posible que los rayos incidan en algún tipo de acumulación de materia, que actúa sobre ellos como una superficie reflectante. Sin embargo, no se excluye la posibilidad de que estemos hablando de una ley de la física completamente nueva, cuyo primer ejemplo fueron los científicos en 2018.
Fantasmas de universos perdidos
En agosto de este año, el físico británico de la Universidad de Oxford Roger Penrose hizo una declaración muy fuerte. Él y su equipo argumentan que antes del advenimiento de nuestro universo, es decir, antes del Big Bang, había otro universo. Esta conclusión fue motivada por una serie de anomalías de luz observadas en la radiación de fondo de microondas, que, según Penrose, son espirales de luz que quedan de los agujeros negros que pertenecieron al universo anterior, que existía antes del Big Bang.
En una de sus teorías, el aún más famoso físico británico Stephen Hawking sugirió que los agujeros negros, después de perder la mayor parte de sus partículas, desaparecen. Estas partículas hipotéticas se denominan gravitones. No tienen masa, ni carga eléctrica ni de otro tipo, pero al mismo tiempo tienen energía y, por lo tanto, participan en la interacción gravitacional.
Cuando un universo muere y aparece uno nuevo, estos gravitones, según Penrose, se convierten en parte del nuevo universo. El científico y sus colegas están convencidos de que encontraron estos "restos" supervivientes en la radiación de fondo de microondas. Llamaron a las anomalías de luz detectadas "puntos de Stephen Hawking". Si se confirman las observaciones de los científicos, nos enfrentaremos a una seria revisión de la teoría del Big Bang.
Nikolay Khizhnyak
