Los agujeros negros son algunos de los objetos más enigmáticos y fascinantes del universo. Formados a partir del colapso extremo de materia bajo su propia gravedad, representan regiones del espacio donde esta fuerza es tan intensa que nada puede escapar, ni siquiera la luz. Entonces, ¿por qué se dice que hay resplandor en ellos? ¿Sabías que el destello más energético y brillante jamás observado proviene de un agujero negro supermasivo?
A partir de estos cuestionamientos, la doctora Anna Lía Longinotti, investigadora del Instituto de Astronomía (IA) de la UNAM, presentó la conferencia El resplandor de los agujeros negros, como parte del ciclo Noticias del Cosmos de El Colegio de México, para explicar cómo estos objetos pueden producir tal luminosidad y liberar cantidades colosales de energía.
Tipos de agujeros negros
Antes de abordar el núcleo de su plática, Longinotti explicó que existen dos tipos principales de agujeros negros: los estelares y los supermasivos. Los primeros, señaló, “pesan entre dos y alrededor de 150 masas solares” y se originan cuando una estrella masiva agota su combustible y colapsa gravitacionalmente. Los segundos, “poseen masas de millones o miles de millones de soles y viven en el centro de las galaxias”. De hecho, recordó que el de nuestra propia galaxia tiene “una masa de aproximadamente seis millones de soles”.
Actualmente, algunos astrónomos han propuesto una tercera categoría: los agujeros negros de masa intermedia; con pesos entre 100 y más de 10,000 masas solares. Aunque ciertos fenómenos podrían pertenecer a este grupo, su existencia aún se discute.
¿Cómo se emite el resplandor?
Con base en lo anterior, un agujero negro puede mostrar un resplandor mayor o menor según su tipo y la cantidad de materia que lo rodea. Pero ¿cómo se produce este fenómeno? La investigadora aclaró que el resplandor no se origina dentro del agujero negro, sino en la materia que circula a su alrededor y que se calienta antes de ser atrapada por su gravedad.
La materia atraída forma discos de acreción, estructuras fundamentales para entender la emisión luminosa. “Estos discos son remolinos de gas, polvo y, en ocasiones, restos de estrellas desgarradas que, al ser capturados por la gravedad del agujero negro, no caen directamente en él. En cambio, orbitan a velocidades enormes formando una espiral plana. Es en este disco donde se genera la luz que podemos observar”, explicó la Dra. Anna.
Además, especialmente en los agujeros negros supermasivos, aparece otro fenómeno luminoso: la emisión de jets relativistas, chorros de plasma acelerado a fracciones de la velocidad de la luz y guiados por intensos campos magnéticos, que pueden extenderse a distancias colosales.
A partir de estos dos procesos —la luz del disco de acreción y los jets relativistas— se comprende por qué los agujeros negros pueden parecer extremadamente brillantes aun cuando su interior permanece para siempre oculto.
¿Cómo se estudia este fenómeno?
Para detectar el resplandor de los agujeros negros, la Dra. Longinotti señaló que se emplean diversos telescopios: “Usamos tanto observatorios espaciales como terrestres”. Detalló que equipos como XMM-Newton, Hubble o Chandra deben enviarse al espacio porque la atmósfera terrestre bloquea los rayos X. Por su parte, observatorios en tierra, como el de San Pedro Mártir o el Gran Telescopio Canarias, funcionan mejor en bandas como el visible o el radio, siempre situados en zonas de gran altura y baja contaminación lumínica.
Las observaciones espaciales requieren una compleja infraestructura que combina tecnología orbital y sistemas terrestres de recepción. “Un ejemplo emblemático es el telescopio espacial Hubble, que recolecta la luz de galaxias lejanas y envía esos datos a través de su antena hacia un satélite. Este los retransmite a estaciones en la Tierra, donde finalmente se procesan hasta obtener las imágenes conocidas”, dijo.
En México, además del Observatorio de San Pedro Mártir, existen instalaciones como HAWC, en la Sierra Negra (Puebla), a más de 4,000 metros de altura, y el Gran Telescopio Milimétrico (GTM), ubicado a 4,600 metros con una antena de 50 metros. Este último participó en el histórico proyecto que obtuvo la primera imagen de la sombra de un agujero negro en 2019.
Brillas y brillas tan lindo
El pasado 4 de noviembre, mediante una publicación en Nature Astronomy, científicos reportaron el destello más energético y brillante jamás observado proveniente de un agujero negro supermasivo. El fenómeno fue detectado por primera vez en 2018 con una cámara del Observatorio Palomar en California y brilló con una intensidad 10 billones de veces superior a la del Sol; desde entonces su resplandor disminuye lentamente. Este destello ocurrió cuando el coloso cósmico despedazó y devoró una estrella gigante que se acercó demasiado.
“El agujero negro responsable posee una masa de unos 300 millones de soles y se encuentra en una galaxia situada a unos 10 mil millones de años luz de la Tierra, lo que convierte este destello en el más lejano y luminoso observado hasta ahora”, apuntó el escrito.
¿Cuál es la importancia de estudiar estos fenómenos?
Estudiar los agujeros negros es fundamental porque funcionan como indicadores de la edad y evolución del universo, mencionó la Dra. Anna. Su formación sigue siendo un misterio, pero se cree que aparecieron muy temprano, mucho antes que el sistema solar, la Tierra y la vida. Por ello, observar agujeros negros lejanos equivale a mirar hacia épocas extremadamente antiguas del cosmos.
“Un ejemplo es el agujero negro supermasivo en la galaxia UHZ1, que se formó cuando el universo tenía apenas el 3% de su edad actual, estimada en unos 13,800 millones de años”, concluyó.
“Un ejemplo de lo anterior es el agujero negro supermasivo en la galaxia UHZ1 que se formó aproximadamente en un momento en el que el universo tenía solo el 3% de su edad actual, que se estima en unos 13.800 millones de años”, concluyó.