Año Internacional de la Astronomía 2009. En España (AIA-IYA2009)

Última parte.

AGUJEROS NEGROS GIGANTES II

En la parte anterior se finalizó diciendo: Estas explicaciones de cuásares y las radiogalaxias basadas en agujeros negros son tan satisfactorias que es tentador asegurar que deben ser correctas,

Continúa: y que los chorros de una galaxia deben ser una señal identificadora univoca que nos grita: “¡proceso de un agujero negro!”. Sin embargo, los astrofísicos son cautos. Prefieren más rigurosidad. Es posible explicar todas las propiedades observadas de las radiogalaxias y los cuásares utilizando una máquina alternativa no basada en un agujero negro: una estrella supermasiva, magnetizada y rápidamente giratoria con una masa de millones o miles de millones de veces la del Sol; un tipo de estrella que nunca ha sido observada por los astrónomos, pero que la teoría sugiere que podría formarse en los centros de las galaxias. Semejante estrella supermasiva se comportaría de forma similar al disco de acreción de un agujero negro.

Al contraerse hasta un tamaño pequeño (aunque un tamaño aun mayor que su circunferencia crítica), podría liberar una enorme cantidad de energía gravitatoria; esta energía, por vía de la fricción, podría calentar la estrella de forma que tuviera un brillo tan intenso como un disco de acreción; y las líneas de campo magnético ancladas en la estrella girarían y lanzarían el plasma en chorros.

Pudiera ser que algunas radiogalaxias o cuásares estén activados por semejantes estrellas supermasivas. Sin embargo, las leyes de la física insiten en que una estrella semejante debería contraerse gradualmente a tamaños cada vez más pequeños, y luego, cuando se acercara a su circunferencia crítica, implosionaría para formar un agujero negro. El tiempo de vida total de la estrella antes de la implosión debería ser mucho menor que la edad del Universo.

Lo anterior sugiere que, aunque las radiogalaxias y los cuásares más jóvenes podrían estar activados por estrellas supermasivas, los más viejos están activados casi con seguridad por agujeros negros gigantes – casi con seguridad, pero no con seguridad absoluta. Estos argumentos no son incontrovertibles.

¿Hasta que punto son comunes los agujeros negros gigantes? Los datos acumulados gradualmente hasta ahora sugieren que tales agujeros habitan no solo en los núcleos de la mayoría de los cuásares y radiogalaxias, sino también en los núcleos de la mayoría de las galaxias normales (no radiogalaxias) y galaxias grandes tales como la Vía Láctea y Andrómeda, e incluso en los núcleos de algunas pequeñas galaxias tales como la compañera enana de Andrómeda, M 32. En las galaxias normales (La Vía Láctea, Andrómeda, M32) el agujero negro no está presumiblemente rodeado por ningún disco de acreción, o solamente lo está de un tenue disco que derrama solo cantidades modestas de energía.

La evidencia para un agujero semejante en nuestra Vía Láctea (en 1993) es sugestiva, aunque lejos de ser firme. Una pequeña clave de evidencia procede de los movimientos orbitales de nubes de gas próximas al centro de la galaxia. Las observaciones infrarrojas de dichas nubes, realizadas por Charles Tornes y sus colegas en la Universidad de California en Berkeley, muestran que están orbitando en torno a un objeto con una masa de alrededor de 3 millones de veces mayor que la del Sol, y las observaciones de radio revelan una fuente de radio muy peculiar, aunque no intensa, en la posición del objeto central; una fuente de radio sorprendentemente pequeña, no mayor que nuestro Sistema Solar. Estos son los tipos de observaciones que uno esperaría de un agujero negro estático con una masa de 3 millones de soles y con solo un tenue disco de acreción; pero también se puede explicar de otras maneras.

La posibilidad de que los agujeros negros gigantes puedan existir y habitar en los centros de las galaxias llegó como una sorpresa tremenda para los Astrónomos. Pero visto con retrospectiva, sin embargo, es fácil comprender cómo se podrían formar tales agujeros en un núcleo galáctico.

En cualquier galaxia, cada vez que dos estrellas se cruzan, sus fuerzas gravitatorias las desvían una en torno a la otra y luego las lanzan en direcciones diferentes de sus caminos originales. (Es el mismo tipo de desviación y lanzamiento que cambia las órbitas de las naves espaciales de la NASA cuando se acercan a planetas como Júpiter. Una de las estrellas sale lanzada hacia fuera y la otra hacia adentro en dirección al centro galáctico. El efecto acumulativo de muchas de estas desviaciones y lanzamientos consiste en dirigir a muchas de las estrellas hacia el núcleo profundo de la galaxia. Así, resulta que el efecto acumulativo de la fricción en el gas interestelar de la galaxia consiste en dirigir gran parte del gas hacia el centro galáctico.

A medida que se acumula cada vez más gas y estrellas en el núcleo, la gravedad del aglomerado que forman debería ser cada vez más intensa hasta que, finalmente, supere su presión interna, y todo ese aglomerado implosiona para formar un Agujero Negro Gigante. Alternativamente, las estrellas masivas en el aglomerado, pueden implosionar para formar agujeros más pequeños, y estos agujeros pequeños pueden colisionar con los otros y con las estrellas y gas para formar agujeros cada vez mayores, hasta que un solo agujero gigante domina el núcleo.

Estimaciones del tiempo necesario para tales implosiones, colisiones y coalescencias hacen plausible (aunque no obligatorio) que la mayoría de las galaxias hayan estado incubando agujeros negros gigantes en sus núcleos desde hace mucho tiempo.

Las observaciones astronómicas sí sugieren la existencia de estos agujeros negros gigantes y, los astrofísicos se acomodan fácilmente a tal sugerencia. Esto es significativo de nuestra pobre comprensión de lo que realmente sucede en los núcleos de las galaxias.

¿Qué futuro nos espera? ¿Tenemos que preocuparnos de que el Agujero Gigante de nuestra Galaxia pueda engullir la Tierra? Es fácil hacer algunos números. El Agujero central de nuestra Galaxia (si realmente está ahí) tiene una masa de alrededor de 3 millones de soles, y por tanto tiene una circunferencia de alrededor de 50 millones de kilómetros, o 200 segundos-luz, aproximadamente una décima parte de la circunferencia de la órbita de la Tierra en torno al Sol. Esto es algo minúsculo comparado con el tamaño de la propia Galaxia. Nuestra Tierra, junto con el Sol, está orbitando en torno al centro de la Galaxia en una órbita con una circunferencia de 200.000 a.l., alrededor de 30.000 millones de veces mayor que la circunferencia del agujero. Si el agujero llegara a engullir finalmente la mayor parte de la masa de la Galaxia, su circunferencia se expandiría sólo en aproximadamente 1 año-luz, todavía 200.000 veces más pequeño que la circunferencia de nuestra órbita.

Por supuesto en los aproximadamente 10 con exponente 18 años (100 millones de veces la edad actual del Universo) que serían necesarios para que nuestro agujero central gigante se tragase una fracción de la masa de la Galaxia, la órbita de la Tierra y el Sol habría cambiado de forma sustancial y la posibilidad de que nos engullera el agujero son muy lejanas. Sin embargo, podemos estar seguros de que, son otras las catástrofes a las que la Tierra se tendrá que enfrentar y a las que la Humanidad tendrá que buscar soluciones.

Así que, después de haberos enterado de todas las cuestiones aquí explicadas, podréis comprender mucho mejor, con más conocimiento de causa, lo importante que son los Astrónomos y los Astrofísicos, así como todos los proyectos que van dirigidos a conocer mejor el Universo que nos acoge y al cual pertenecemos.

Próximamente se hablará aquí de las sinfonías que nos envían las ondas gravitacionales y que, por falta de medios y tecnología, aún no podemos leer, y, sobre todo, no sabemos reconocer ese universo que nos tratan de enseñar esas misteriosas ondas procedentes de los Agujeros Negros y objetos similares.

AÑO INTERNACIONAL DE LA ASTRONOMÍA (AIA-IYA2009).

Emilio Silvera.

[?]