LOS AGUJEROS NEGROS y LAS
ONDAS GRAVITACIONALES: UN NUEVO HORIZONTE
Los
agujeros negros son cuerpos celestes con un campo gravitatorio tan fuerte que
ni siquiera la luz puede escapar de su atracción gravitatoria. El concepto de
agujero negro lo desarrolló el astrónomo alemán Karl Schwarzschild en 1916
sobre la base de la teoría de la relatividad de Albert Einstein; se cree que
los agujeros negros se han podido formar como resultado de la acumulación de gran
cantidad de materia cósmica es un espacio muy reducido (cuando se colapsa una
estrella).
La
gravedad en este tipo de cuerpos, genera
una cuestión muy particular que se conoce como horizonte de sucesos; el
horizonte de sucesos consiste en una híper superficie de frontera de espacio y
tiempo en la cual los eventos que se suceden a un lado de ella no podrán jamás
afectar a un observador que se encuentre en el lado contrario.
Se
considera que el agujero negro es el resultado de un colapso gravitacional que
se inicia tras la muerte o extinción de la energía de una gigante roja
(estrella de gran masa).Tras millones de años de vida la fuerza gravitacional
de esta estrella gigante ejercerá mucha fuerza sobre sí misma provocando que se
concentre la masa originando lo que se denomina como una “enana blanca” (es la
estrella cuando agota toda su energía). De esta forma, se producirá el colapso
que originará el agujero negro.
Los
astrónomos han estimado que la materia atraída hacia un agujero negro es
fuertemente acelerada por su gravedad y, por lo tanto, las partículas que la
componen entran en un estado de continua colisión mutua, adquiriendo grandes
velocidades en una curva de forma espiral. Por este motivo, en los alrededores
de un agujero negro se creará un violento torbellino, en el cual la materia
trata de penetrar en un muy pequeño volumen del espacio.
El
continuo choque de partículas acaba calentándolas y dando lugar a una radiación
muy fuerte de energía. Si la temperatura alcanza ciertos valores, se puede
detectar ese torbellino mediante observaciones de la radiación en Rayos X.
El
11 de febrero de 2016 se anunció el
descubrimiento de ondas gravitacionales provenientes del Universo; este tipo de
ondulaciones se producen por acontecimientos muy violentos como la explosión de
una supernova o la fusión de dos agujeros negros. Este descubrimiento confirma
la última hipótesis sin demostrar de la Teoría de la Relatividad de Albert
Einstein relativa a la existencia de dichas ondas gravitacionales.
Estas
ondulaciones en el tejido del espacio-tiempo fueron detectadas por los dos
detectores gemelos del LIGO ubicados en Livingston (Louisiana) y Hanford
(Washington), EE.UU. Un agujero negro es muy difícil de ver, no emite luz, sin
embargo emite ondas gravitacionales en ciertas condiciones, por ejemplo, en la
última fase de la absorción de un agujero negro por otro.
Debemos
mencionar que no es la primera vez que se detectan este tipo de ondas, la
primera fue en 2015; con la última medición se llegó a la conclusión de que la
colisión de los 2 agujeros negros produjo otro de unas 21 masas solares. Cuando
ocurre una fusión de este tipo, el acercamiento se produce de forma muy lenta
que pude tardar miles de millones de años. Pero la fase final ocurre de forma
muy rápida. Durante la última fracción de segundo, los dos agujeros negros
chocan uno contra el otro a una velocidad de la mitad de la velocidad de la luz
transformándose en un único agujero negro mucho más masivo que los anteriores.
Cabe
destacar que una parte de la masa de ese gran agujero negro se transforma en
energía tras la gran explosión. Esa energía, que se transmite por el Universo
en forma de ondas gravitacionales, son las débiles señales que han detectado
los detectores de LIGO.
Como
en este trabajo se ha hecho mención varias veces de las ondas gravitacionales,
es necesario definirlas para comprender mejor todo lo que se ha mencionado
antes:
Las
ondas gravitacionales son vibraciones en el espacio-tiempo, el material del que
está hecho el universo. En 1916, Albert Einstein reconoció que, según su Teoría
General de la Relatividad, los cuerpos más violentos del cosmos liberan parte
de su masa en forma de energía a través de estas ondas. El físico alemán pensó
que no sería posible detectarlas debido a que se originan demasiado lejos y
serían imperceptibles al llegar a la Tierra, sin embargo hoy en día sabemos que
sí las podemos medir.
Einstein
explicó hace 100 años que el espacio tiempo no es un vacío, sino un tejido en
cuatro dimensiones que puede ser movido, empujado o desplazado según los
objetos que se mueven a través de él. Precisamente esas distorsiones, esas
perturbaciones generadas por los cuerpos celestes son la causa de la atracción
producida por la Gravedad.
Cabe
destacar que Einstein fue un físico alemán elegido por la revista Time como el
personaje más importante del siglo XX. Siendo un joven empleado en la Oficina
de Patentes de Berna (Suiza), publicó su Teoría Especial de la Relatividad en
1905. Y en 1916 presentó la Teoría General de la Relatividad, en la que
reformuló por completo el concepto de gravedad. La teoría de la relatividad
especial, formulada por Albert Einstein en 1905, constituye uno de los avances
científicos más importantes de la historia. Alteró nuestra manera de concebir
el espacio, la energía, el tiempo y tuvo incluso repercusiones filosóficas,
eliminando la posibilidad de un espacio/tiempo absoluto en el universo; esta
teoría se complementa con la teoría de la relatividad general, publicada en
1915, algo más compleja y que pretende aunar la dinámica newtoniana con parte
de las consecuencias de la primera teoría especial. Con la teoría de la
relatividad especial, lo que hasta entonces se había dado por sentado que era
una constante, el tiempo, era en realidad una variable. No sólo eso, sino que
el espacio también lo era y que ambos dependían, en una nueva conjunción
espacio-tiempo, de la velocidad.
Según
el físico teórico del CERN y del Kings College de Londres, John Ellis, hay
acontecimientos cósmicos muy difíciles de ver de forma convencional, con las
herramientas de las que dispone la ciencia y que podrían ser descritas gracias
a estas ondas que nos llegan. "Observar un agujero negro es muy difícil.
Un agujero negro es negro, no emite luz, por eso es complicado observarlo
directamente. Pero emite ondas gravitacionales en ciertas condiciones, por
ejemplo, en la última fase de la absorción de un agujero negro por otro",
explicaba Ellis recientemente a este diario. De ahí que este tipo de ondas
tenga tanta importancia en sus aplicaciones a la astrofísica.
Por
otro lado, las ondas gravitacionales pueden ser comparadas a las ondas que se
mueven en la superficie de un estanque o el sonido en el aire. Las ondas
gravitacionales deforman el tiempo y el espacio y, en teoría, viajan a la
velocidad de la luz. Su paso puede modificar la distancia entre planetas,
aunque de forma muy leve. Como explica Kip Thorne, uno de los pioneros en la
búsqueda de estas ondas, estos efectos deben ser especialmente intensos en las
proximidades de la fuente, donde se producen "tormentas salvajes" que
deforman el espacio y aceleran y desaceleran el tiempo.
La
intensidad y la frecuencia de las ondas permitirá reconstruir qué sucedió en el
punto de origen, si las causó una estrella o un agujero negro, qué propiedades
tienen esos cuerpos y entender mejor esas tempestades en el espacio-tiempo de
las que habla Thorne. También permiten saber si la Teoría General de la
Relatividad se mantiene vigente en los rangos de presión y gravedad más
intensos que pueden concebirse.
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BIBLIOGRAFÍA
