El Universo está lleno de agujeros negros. Oscuros objetos de inmenso poder gravitatorio que se tragan, literalmente, todo lo que se pone a su alcance sin que nada, ni materia ni energía, pueda volver a salir al exterior. Hasta ahora, los científicos los han descubierto de varios tipos y tamaños. Los de «masa estelar», por ejemplo, surgidos tras el colapso gravitatorio de estrellas muy masivas, son los más pequeños y suelen tener masas equivalentes a decenas de veces la del Sol.
Por supuesto, los hay mucho mayores. Otra categoría, los agujeros negros de masa intermedia, por cierto bastante raros y difíciles de encontrar tienen, según algunos, entre mil y 100.000 masas solares, aunque otros piensan que pueden alcanzar el millón.
Pero es en los centros de las galaxias donde se encuentran los más grandes, los llamados «agujeros negros supermasivos», con masas equivalentes a varios millones, incluso a miles de millones de soles. Sin ir más lejos, en el corazón de la Vía Láctea, nuestro hogar galáctico, duerme Sagitario A*, un agujero negro de cuatro millones de masas solares que, pese a su tamaño, resulta ser de los más pequeños entre los de su clase.
Agujeros negros: M87 / TON 618
Ahí están, para demostrarlo, bestias como M87* (el primer agujero negro que hemos conseguido fotografiar), con sus 6.500 millones de masas solares. O el que hay en el centro de la galaxia elíptica NGC 4889, con 21.000 millones de masas solares.
Aunque parezca increíble, hay agujeros negros aún mayores. Forman parte de otra categoría, la de los ultra masivos, en la que entran todos aquellos con masas superiores a los 10.000 millones de soles. Ahí encontramos, entre otros, al gigantesco agujero negro de 40.000 millones de masas solares en el centro de la galaxia Holmberg 15A.
O a TON 618, el mayor de todos los agujeros negros encontrados hasta ahora, monstruo entre monstruos, casi 70.000 millones de veces más masivo que el Sol y casi en el límite de lo que los investigadores creen posible. Los cálculos, en efecto, indican que no pueden existir dentro de una galaxia agujeros negros con más de 100,000 millones de masas solares.
La pregunta, llegados a este punto, es la siguiente: ¿Podrían, de alguna forma, existir agujeros negros aún más grandes? La sorprendente respuesta es que sí, aunque hasta ahora no se ha encontrado ninguno.
Agujeros negros «increíblemente grandes»
En un estudio recién publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Bernard Carr, de la Universidad Queen Mary de Londres explora una nueva categoría, la de los agujeros negros «increíblemente grandes», que serían aquellos con masas superiores a los 100.000 millones de soles y que se conocen como SLABs, un acrónimo de «Stupendously Large Black Holes».
«Si bien actualmente no hay evidencia de que existan los SLABs -dice Carr- resulta concebible que puedan existir, y podrían estar fuera de las galaxias, en el espacio intergaláctico. Sin embargo, sorprendentemente, la idea de los SLABs se ha descuidado en gran medida hasta ahora».
Hasta hace poco se pensaba que los agujeros negros supermasivos se formaban dentro de una galaxia anfitriona, donde iban creciendo a base de tragar estrellas y gas de su entorno o bien fusionándose con otros agujeros negros durante las colisiones entre galaxias, en cuyo caso, como se ha dicho, existe un límite superior de masa que se sitúa alrededor de los 100.000 millones de masas solares. Más allá de eso, el disco de acreción del agujero negro sería tan masivo que se fragmentaría bajo su propia gravedad.
Pero en su nuevo estudio, Carr y su equipo proponen otra posibilidad para que se formen agujeros negros supermasivos sin tener que estar supeditados a ese límite de crecimiento.
Así, los investigadores sugieren que los SLABs podrían ser agujeros negros primordiales, formados poco después del Big Bang y muy anteriores a las primeras galaxias. Y dado que los agujeros negros primordiales no se forman a partir del colapso de una estrella, podrían tener una amplia gama de masas, desde las muy pequeñas a las increiblemente grandes.
Radiación Hawking
Los muy pequeños, si es que alguna vez existieron, podrían haberse evaporado ya debido a los efectos de la radiación Hawking. Pero, en el otro extremo, los más gigantescos podrían haber sobrevivido. Basándose en esos supuestos, los investigadores calcularon hasta qué punto podrían llegar a crecer estos agujeros negros.
Y la conclusión es extraordinaria: entre 100.000 millones y un quintillón (un 1 seguido de 18 ceros) de masas solares. Carr y su equipo no pudieron resistir la tentación de calcular el tamaño de un objeto así: con esa masa (un quintillón de soles) el agujero negro tendría más de 620.000 años luz de diámetro.
Para hacerse tan increiblemente grandes, estos agujeros negros primordiales tendrían que haber absorbido mucha masa al principio de su existencia y en un tiempo relativamente breve. Y los investigadores creen que ese «alimento» original pudo ser materia oscura.
Si el universo primitivo era rico en materia oscura, en particular una forma conocida como partículas masivas de interacción débil (WIMP), entonces un agujero negro primordial, inicialmente pequeño, podría consumirla para crecer rápidamente.
Dado que la materia oscura no interactúa con la luz, la que fuera devorada por el agujero negro no emitiría radiación o calor para amortiguar la tasa de crecimiento. Como resultado, estos agujeros negros podrían ser enormes incluso antes de que el Universo se enfriara y se formaran las primeras galaxias.
Más tarde, cuando el Universo finalmente se enfrió y siguió expandiéndose, estos gigantescos agujeros negros extragalácticos ya no tendrían a su alrededor más materia que devorar, por lo que no generarían a su alrededor esos anillos brillantes de materia a punto de ser devorada que es común a los agujeros negros supermasivos de los centros de las galaxias. En otras palabras, serían prácticamente invisibles para nosotros.
Podrían detectarse igualmente estudiando la forma en que se comporta el espacio que les rodea
Pero Carr y sus colegas creen que podrían detectarse igualmente estudiando la forma en que se comporta el espacio que les rodea. Como se sabe, la gravedad es capaz de curvar el espacio-tiempo, lo que hace que un haz de luz procedente de un objeto lejano y que pase a través de esas regiones distorsionadas siga una trayectoria curva.
Es lo que se se conoce como «lente gravitacional», un efecto que, como si fuera una lupa cósmica, los astrónomos utilizan habitualmente para observar objetos tan lejanos que sus detalles escaparían incluso a los mejores telescopios. Carr cree que el mismo efecto podría usarse para detectar agujeros negros increíblemente grandes, esto es, SLABs.
«Por sí mismos -dice Carr- los SLABs no podrían explicar la materia oscura. Pero si existen, tendría importantes implicaciones para el Universo temprano y haría posible que los agujeros negros primordiales, más ligeros, pudieran llegar a crecer tanto». Ahora, una vez definido el siguiente paso es claro: encontrarlos.
Fuente: José Manuel Nieves / ABC,
Artículo de referencia: https://www.abc.es/ciencia/abci-astronomos-buscan-agujeros-negros-hasta-quintillon-masas-solares-202101260921_noticia.html,
