Los agujeros negros son uno de los elementos más extraños de todo el universo. Su naturaleza provoca que ni tan siquiera la luz pueda escapar de ellos. Además, también son considerados como una singularidad, un punto donde las leyes físicas que conocemos dejan de tener sentido. Teniendo todo esto en cuenta, ¿cómo es posible que sepamos que están ahí? Si la luz no puede escapar de ellos, ¿cómo podemos verlos? Por suerte (o por desgracia), los agujeros negros son tan complejos que todo es cuestión de buscar el truco adecuado.
¿Qué es un agujero negro?
Sí, a estas alturas has oído hablar de ellos. ¿Pero de verdad sabes lo que son? El concepto de agujero negro apareció en 1783, cuando un geólogo llamado John Michell propuso la idea de un cuerpo tan denso cuya gravedad no dejase escapar la luz. En su carta a la Royal Society de Inglaterra exponía que un cuerpo con un radio 500 veces más grande que el del sol sería invisible, pues no dejaría escapar la luz. Esta idea ha ido coqueteando con los científicos desde que Newton ganó terreno en nombre de la física y mecánica clásica.
El concepto de agujero negro apareció en 1783, cuando John Michell propuso la idea de un cuerpo cuya gravedad no dejase escapar la luz
Pero claro, no fue hasta 1915, con Einstein, que las dudas quedaron fuera de lugar: la luz es afectada por la fuerza gravitatoria. Así lo recoge la teoría de la relatividad. Gracias a físicos como Schwarzschild, Chandrasekhar o Eddington, lo que solo era un conjunto de ecuaciones comenzaron a tomar forma. Lo que al principio parecían solo números y soluciones matemáticas han cobrado sentido físico. Finalmente, a principios de los 70 y gracias a John Wheeler, el término agujero negro es acuñado y aceptado en la comunidad científica. ¿Y por qué? Porque tal y como suponía Michell, cientos de años atrás, esta singularidad no dejaría escapar la luz, creando un punto, un agujero negro en el espacio. Más o menos.
Los agujeros negros son en realidad un pedazo en el espacio donde la masa es abrumadora. Tanto que ninguna partícula material puede escapar. Esto, por supuesto, incluye la luz, eso ya lo hemos dicho. Sin embargo sí que pueden emitir radiación, tal y como explicó Stephen Hawking en su momento. Eso sí, dicha radiación se produce en el "exterior" del agujero, y no dentro del mismo, por lo que no es incompatible con lo que decíamos. Sin contar los microagujeros negros, de tamaño subatómico, los agujeros negros pueden medir unos pocos kilómetros o cientos de miles de kilómetros, probablemente, con masas de miles de soles. Por lo demás, las ecuaciones muestran que los agujeros son en realidad esféricos, con una geometría definida y que están "envueltos" en lo que se llama horizonte de sucesos. Este es la frontera que separa la región del agujero negro del resto del universo. Aquí se sitúa la superficie límite del espacio a partir de la cual ninguna partícula puede salir, incluyendo los fotones.
Observando un agujero negro
Teniendo en cuenta estos detalles podemos intuir que estos aspectos son suficientes para "observar" un agujero negro, aunque sea de manera indirecta. Y es que, los agujeros negros se pueden ver, incluso, con un telescopio de aficionado. Solo hay que saber dónde mirar. Pero antes de pasar a esto, en los observatorios y laboratorios se analizan los datos provenientes de los agujeros negros de muchas maneras. Una de ellas es observando las fuertes emisiones de radiación procedentes de la radiación de Hawking o de otros fenómenos que ocurren en torno a estos. Por ejemplo, en el centro de las galaxias, se estima, existen enormes agujeros negros supermasivos cuyo tamaño es mayor, incluso, que el de nuestro sistema solar. Estos provocan una emisión de radiación enorme y característica. Aunque esta radiación se puede confundir a veces con otros elementos muy violentos del universo.
Los agujeros negros tienen, muchas veces, discos de acrecimiento. Al igual que el agujero negro de "Interstellar", el disco de acrecimiento está constituido por materia girando a velocidades enormes. Tanto que se encuentra muy, muy caliente, emitiendo una radiación característica. Un apartado muy interesante de la película es su excelente simulación al respecto. Estos discos de acrecimiento sirven para observar un agujero negro. Por último, están las lentes gravitatorias. Cómo la luz es afectada por la gravedad, se puede emplear esta misma para observar el efecto del agujero negro en la luz que nos llega de otros cuerpos.
Así, una lente gravitatoria, o gravitacional, se forman cuando la luz procedente de objetos distantes se curva alrededor de un objeto con mucha masa (y gravedad). Esto ocurre con planetas, galaxias y, por supuesto, con agujeros negros. Las lentes gravitacionales también fueron predichas por la teoría de la relatividad y su existencia se demostró en 1919 durante un eclipse solar, donde se observó como la luz se curvaba. Así, la luz que proviene de muy lejos puede utilizarse como indicador de la existencia de un agujero negro entre la fuente de luz y nosotros.
Cómo ver un agujero negro con tu telescopio
Hace muy poco, un grupo de investigadores ha mostrado que podemos observar los efectos de un agujero negro con tan solo un telescopio normal de 20 centímetros. Para ello solo tenemos que apuntar hacia alguno de los más cercanos. Con la suficiente paciencia observaremos cómo llega la luz procedente de las explosiones violentas originadas en el disco de acreción, por ejemplo. Pero solo podemos observar aquellos que se encuentren relativamente cerca y sean lo suficientemente "llamativos". Por eso, habrá que observar los agujeros más cercanos y con menos "interferencias".
Un buen ejemplo es V404 Cygni. Este sistema estelar consiste en una estrella orbitando un agujero negro (y viceversa). Cada cierto tiempo, ambas se acercan lo suficiente como para que haya interacción, de manera que la estrella pierde materia y se abomba. Esto provoca que la estrella sea observe más brillante y más débil de forma intermitente. Así, en este caso se puede observar no la explosión violenta del disco, sino la luz de la estrella y la reacción entre ambos astros. Al final, el efecto es el mismo y muestra la posibilidad de observar, incluso con un sencillo telescopio, la existencia de un agujero negro.