Seductora y misteriosa, la trayectoria de los agujeros negros se asemeja al antológico y falso striptease puesto en escena por Rita Hayworth en el film Gilda, de 1946. Como en el personaje encarnado por la actriz norteamericana, que se desnuda mínimamente -es decir, solamente se quita los guantes en una magnética performance-, estos cuerpos celestes nunca se muestran por entero. A lo sumo se insinúan cada tanto. Capaces de atraer materia como ningún otro fenómenos en el Universo -tanto es así que ni siquiera la luz logra escapar al influjo de su campo gravitacional- los agujeros negros no revelan su silueta de manera clara y explícita. En rigor, son invisibles tanto al ojo humano como a las lentes de los más poderosos telescopios, ya sea que los mismos se encuentren en los confines del Universo o acá mismo en nuestra galaxia, la Vía Láctea. Solamente es posible espiarlos en forma indirecta. Cuando los instrumentos de observación celeste registran aceleraciones descomunales en la velocidad orbital de una estrella o en el centro de una galaxia, la mayoría de los astrónomos explica ese fenómeno como el resultado de la influencia de una colosal fuerza gravitacional que actúa en esa región del espacio. Una fuerza de tal magnitud solamente puede surgir de un objeto extremadamente compacto, de enorme masa que, con todo, no se encuentra visible: un agujero negro, en las cercanías del cual, si la teoría de la Relatividad General de Albert Einstein está en lo cierto, el tiempo y el espacio serían curvos.
Pese a todas las dificultades y limitaciones para la observación, los astrónomos y astrofísicos han hecho -con la ayuda de potentes telescopios terrestres y espaciales- una pequeña revolución en el conocimiento referente a la naturaleza y el papel de los agujeros negros en los últimos cinco años. De ser objetos exóticos y raros, encontrados únicamente en determinadas regiones y situaciones del Universo, pasaron ahora a ser vistos como fenómenos celestes mucho más frecuentes e importantes para la comprensión del Cosmos. “Los agujeros negros son ahora vistos como parte integrante de las galaxias, que influyen sobre éstas y reciben el influjo generado por la evolución de las mismas”, afirma la astrofísica Thaisa Storchi Bergmann, de la Universidad Federal de Río Grande do Sul (UFRGS), que estudia de qué manera estos grandes devoradores de materia se alimentan de todo lo que se encuentra en sus alrededores.
Entre el 29 de este mes y el 5 de marzo, alrededor de 300 astrónomos de Brasil y del exterior se reunirán en Gramado, en la Sierra Gaúcha, para discutir precisamente la interrelación de los agujeros negros con los otros elementos que constituyen las galaxias -las estrellas y el medio interestelar- en el marco de un simposio de la Unión Astronómica Internacional organizado por Storchi Bergmann. Y cuando el tema son los agujeros negros, cuestiones candentes es lo que no faltan. Una serie de observaciones recientes sugieren algunos puntos interesantes al respecto de este tipo de objetos celestes:
* Los agujeros negros son más numerosos de lo que se pensaba hasta ahora y estarían presentes, si no en todas las galaxias, al menos en la mayoría de ellas. Antes se creía que éstos se encontraban únicamente en el centro de las llamadas Galaxias con Núcleo Activo (AGN, sigla en inglés) -que emiten grandes cantidades de energía, sobre todo en su porción central, y representan menos del 10% del total de galaxias del Universo- en sistemas de estrellas dobles y en el interior de quásares, objetos muy distantes y muy luminosos, parecidos a las estrellas, pero que a decir verdad son núcleos de galaxias sumamente activos. Hoy en día se cree que casi todas las galaxias, incluso aquéllas a las que no se califica como activas, poseen en su núcleo -aunque en un estado latente- ese oscuro objeto chupador de materia. La Vía Láctea, nuestra galaxia, que no es catalogada como activa, parece tener un agujero negro no muy grande que se manifiesta esporádicamente. En una rara toma, el telescopio de rayosX Chandra de la Nasa registró al final de 2002 una galaxia, la NGC 6240, con dos agujeros negros supermasivos ubicados en su región central, los cuales aparentemente se encaminan hacia su fusión en un único agujero negro más supermasivo aún(vea las imágenes e ilustraciones de ese fenómenos en estas páginas).
* Su diversidad de tamaño es mayor de lo que se suponía. Los agujeros negros, previstos en teóricamente desde el final del siglo XVIII, y así denominados desde los años 1960, son siempre gigantescos. Pero los investigadores solían dividirlos en dos únicos tipos: los supermasivos, con una masa millones o incluso miles de millones de veces mayor que la del Sol, que surgen en el centro de algunas galaxias, y los estelares, cuya masa supera en alrededor de diez veces la del Sol, situados en el cuerpo de las galaxias, generalmente en sistemas dobles de estrellas. Nuevos indicios sugieren la existencia de agujeros negros de un tercer tamaño: los medianos. Tal parecería ser el caso entre otros del agujero negro avistado por el telescopio espacial Hubble, también de la Nasa, en un “cluster” (un grupo) de estrellas denominado G1, ubicado en el interior de Andrómeda, la galaxia más cercana a la Vía Láctea. La masa de ese agujero, estimada a comienzos de 2002, era centenas de veces mayor que la del Sol.
* El centro de las galaxias, en especial de aquéllas con su núcleo activo, es la región clásica en la que se encuentran los agujeros negros supermasivos. Pero, recientemente, este tipo de objeto fue detectado en puntos del espacio en los que hasta hace pocos años su presencia era dada como improbable, como es el caso de la periferia de las galaxias. Un agujero negro de tamaño mediano, cuya presencia en la galaxia M82 fue detectada por el Chandra, se encuentra a 600 años luz del corazón de esa galaxia. Está fuera del núcleo de la misma. Un año luz equivale al trayecto que la luz, a su velocidad de desplazamiento constante de 300 mil kilómetros por segundo, cubre a lo largo de 365 días, es decir, alrededor de 9,5 billones de kilómetros.
Estos nuevos indicios relativos a la cantidad, el tamaño y la ubicación de los agujeros negros parecen llevarnos hacia una cuestión de fondo: hoy en día es casi imposible estudiar la evolución de las galaxias -aglomerados formados por un vasto número de estrellas (entre millones y miles de millones de éstas), gas y polvo, que se mantienen en cohesión debido a la acción de la gravedad- sin analizar en algún momento el papel de estos misteriosos devoradores de materia. Muchos astrónomos creen que la masa de un agujero negro es proporcional a la de una concentración de estrellas del bulbo -la parte central de la mayoría de las galaxias?; más o menos como si ambos, el agujero y el bulbo, se hubieran formado y/o crecido juntos. “Es probable que todas las galaxias tengan un agujero negro en su centro-, afirma el investigador Laerte Sodré Júnior, del Instituto de Astronomía, Geofísica y Ciencias Atmosféricas de la Universidad de São Paulo (IAG-USP). “Pero no todos los agujeros negros están activos hoy en día.”
Quizás la mayor parte de los agujeros negros, en particular aquéllos que se encuentran en las galaxias más “calmas”, como es el caso de la Vía Láctea y de tantas otras, en las que no se registra una gran emisión de energía, funcione en un régimen que podría asemejarse al de algunos volcanes terrestres: la mayor parte del tiempo no dan señales de vida; pero, de repente, inician una fase de intensa actividad, lo que sorprende a sus observadores. No se descarta tampoco la hipótesis de que, en algún momento de su historia, todas las galaxias hayan estado activas y hayan también tenido incuestionablemente un agujero negro supermasivo -y con hambre de materia- en su núcleo. Con el correr del tiempo, y debido a la poca disponibilidad de “comida” -fundamentalmente polvo y gas- en las adyacencias, o vaya a saber por qué otro motivo, ellas se habrían calmado. Esto no quiere decir que el agujero negro ubicado en su centro haya desaparecido. Por falta de alimento, éste se habría silenciado. “Todas las galaxias pueden haber sido un quasar en un pasado remoto”, comenta el astrofísico Marcio Maia, del Observatorio de Valongo de la Universidad Federal de Río de Janeiro (UFRJ), que estudia galaxias con núcleo activo. Hoy en día, y de manera casi paradójica, los luminosos quásares son caracterizados como los objetos celestes dotados de los más activos agujeros negros supermasivos de que se conozca.
El problema radica en que, en el caso de los agujeros negros, el tiempo de inactividad puede ser de millones o miles millones de años -y dependiendo de la longitud de onda utilizada para observar las galaxias en un determinado momento, las pistas que denuncian la existencia del gran devorador de materia pueden dejar de existir o pasar desapercibidas. Para efectos prácticos, es como si no hubiera (más) un agujero negro allí, ya que éste es en sí invisible.
Una galaxia esquizofrénica
La historia de la NGC 6221, situada a 60 millones años luz de la Tierra, ilustra la dificultad para divisar agujeros negros en el Universo y para sencillamente calificar a las galaxias como activas o “normales”, es decir: conteniendo o no en su interior al gran devorador de materia. Imágenes de la NGC 6221 obtenidas en la longitud de onda de la luz visible y en la del infrarrojo cercano sugieren que se trata de una galaxia del tipo “Starburst”, una cuna de estrellas (jóvenes). Normalmente no se asocia este tipo de galaxia a la presencia de agujeros negros, aunque este concepto hoy en día está en revisión. No obstante, la propia NGC 6221, cuando se la observa con la ayuda de los rayos X, exhibe características típicas de las galaxias del tipo Seyfert, con su núcleo bastante activo, donde debe haber un agujero negro supermasivo. “Suelo bromear diciendo que esa galaxia es esquizofrónica”, dice el astrónomo Roberto Cid Fernandes, de la Universidad Federal de Santa Catarina (UFSC), que estudió esa galaxia junto con Thaisa y otros investigadores estadounidenses. “Es híbrida. En lugar de tener estrellas o un agujero negro en su núcleo, tiene las dos cosas.”
Pero hay una pregunta de difícil respuesta, que es una versión cosmológica de la clásica cuestión del huevo y la gallina. Al final, qué surgió primero: ¿la galaxia o su agujero negro? Aparentemente, ambas estructuras compiten por el polvo y el gas disponible en el espacio. De allí se desprende la siguiente indagación: ¿los grandes aglomerados de estrellas se forman alrededor de los agujeros negros preexistentes o son dichos objetos sin luz visible los que derivan de la presencia anterior en el tiempo de las galaxias? Y hay defensores de los más variados puntos de vista. Incluso están aquéllos que sostienen la idea de que ésta es una falsa cuestión. Luego de estudiar 120 mil galaxias, en el marco del proyecto Sloan Digital Sky Survey, un equipo internacional de investigadores coordinado por Tim Heckman, de la Universidad Johns Hopkins, arribó a la conclusión de que las estrellas y los agujeros negros se forman y crecen a la misma velocidad. Traduciendo: no se puede decir cuál de ellos surgió antes. Heckman estará en marzo en Gramado (Río Grande do Sul), en el encuentro de la Unión Astronómica Internacional, debatiendo éstas y otras cuestiones referentes a los agujeros negros y las galaxias.
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