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1 de Noviembre de 2015
Astrofísica

La prueba del agujero negro

Nunca se ha puesto a prueba la relatividad general en lugares donde los efectos de la gravedad se vuelven verdaderamente extremos, como en el borde de un agujero negro. Eso cambiará pronto.

La materia que cae a un agujero negro, como se muestra en esta simulación, debería crear fenómenos observables que valdrían para poner a prueba la teoría de la gravedad de Einstein. [Cortesía de Chi-Kwan Chan, Universidad de Arizona]

En síntesis

La teoría general de la relatividad de Einstein se ha mantenido firme durante un siglo, pero nunca se la ha puesto a prueba donde la gravedad es intensísima, tal y como ocurre en el borde de un agujero negro.

El Telescopio del Horizonte de Sucesos (Event Horizon Telescope, EHT), una red global de radiotelescopios, llevará a cabo este tipo de pruebas gracias a que con él se podrá distinguir el horizonte de sucesos de Sagitario A*, el agujero negro del centro de la Vía Láctea.

Estas observaciones servirán para estudiar si Sagitario A* es un agujero negro o algún tipo de objeto más peculiar, como una singularidad desnuda. Y si se trata de un agujero negro, ¿se comporta como predice la relatividad general?

Si el EHT encuentra desviaciones respecto a las predicciones de Einstein, otros instrumentos que comenzarán a funcionar en los próximos años lo comprobarán por vías independientes.

Se lleva todo un siglo tratando de encontrarle fallos a la teoría general de la relatividad de Albert Einstein. Hasta ahora, sin embargo, la teoría lo ha tenido fácil: todas las comprobaciones se han llevado a cabo en campos gravitatorios bastante débiles. Si queremos someter la relatividad general a su prueba más exigente, tendremos que ver si sigue siendo válida cuando la gravedad es intensísima. Y en el universo actual no hay ningún lugar donde la gravedad sea más intensa que en el borde de un agujero negro, en su horizonte de sucesos: la frontera tras la cual la gravedad es tan abrumadora que la luz y la materia que la atraviesan ya no pueden escapar.

No es posible observar el interior de un agujero negro, pero el campo gravitatorio a su alrededor hace que la materia próxima al horizonte produzca enormes cantidades de radiación electromagnética, que los telescopios sí pueden detectar. Cerca del agujero negro, la demoledora fuerza de la gravedad comprime la materia entrante, el «flujo de acreción», de modo que su volumen sea más y más pequeño. La materia que cae al agujero alcanza entonces temperaturas de miles de millones de grados; irónicamente, las inmediaciones de un agujero negro se convierten en esas circunstancias en unos de los lugares más brillantes del cosmos.

Si observáramos un agujero negro con un telescopio tan potente que permitiese distinguir el horizonte de sucesos, podríamos seguir el descenso en espiral de la materia hacia el punto de no retorno y ver si se comporta como predice la relatividad general. Pero diseñar un telescopio de este tipo presenta dificultades. En particular, tenemos que lidiar con el diminuto tamaño que tiene un agujero negro visto desde la Tierra. Esto es cierto incluso para los agujeros negros supermasivos que ocupan, según se piensa, el centro de la mayoría de las galaxias: aunque son millones o miles de millones de veces más masivos que el Sol y, en algunos casos, tienen diámetros mayores que el de nuestro sistema solar, están tan lejos de la Tierra que subtienden ángulos diminutos en el cielo. El ejemplo más cercano es Sagitario A*, el agujero negro de cuatro millones de masas solares que se encuentra en el centro de la Vía Láctea; su horizonte de sucesos parecería tener un diámetro de tan solo 50 microsegundos de arco, como un DVD situado en la Luna. Para distinguir un objeto tan pequeño, un telescopio necesita una resolución angular más de 2000 veces mayor que la del telescopio espacial Hubble.

Además, estos agujeros negros se nos ocultan de dos maneras distintas. En primer lugar, yacen justo en el centro de las galaxias, en lo más profundo de densas nubes de gas y polvo que bloquean la mayor parte del espectro electromagnético. En segundo lugar, el propio material emisor de luz que queremos detectar, ese brillante remolino de materia aplastada que viaja en espiral hacia el horizonte, es opaco para la mayoría de las longitudes de onda. En consecuencia, solo unas pocas longitudes de onda de la luz pueden escapar del borde del agujero negro y ser observadas en la Tierra.

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