50 soles dejaron un agujero negro

publicado el 29 de marzo de 2009 en «Milenio Diario»
columna: «se descubrió que...»

 

Por primera vez, un equipo científico ha visto lo que ocurre cuando explota una estrella en la talla de los 50 soles como el nuestro. Científicos del Instituto Weizmann en Israel y de la Universidad de San Diego han podido rastrear el espectacular acontecimiento y encontraron lo que los cálculos predicen: que la mayor parte de la masa estelar se colapsa sobre sí misma, las capas superiores "caen" sobre las inferiores y el resultado es que tanta fuerza gravitatoria, concentrada en un espacio minúsculo, produce un agujero negro.

En su teoría general de la relatividad, publicada en plena Primera Guerra Mundial (1914-1918) Einstein trata la gravitación como una curvatura en el espacio, ya no como la fuerza de atracción propuesta por Newton. Un ejemplo visual lo tenemos si imaginamos un cielo raso: una pelota puesta encima curva la tela y una canica arrojada por encima trazará una curva hacia la pelota. Parece como si la pelota atrajera a la canica, pero es sólo la trayectoria que sigue en la tela curvada por el peso de la pelota. Eso es la gravitación. Si en vez de una gran pelota de playa ponemos una bola de boliche en el cielo raso, el peso es tanto que la tela se hunde, se curva hasta romperse. Eso es un agujero negro.

Los primeros cálculos de este efecto los realizó un joven matemático en las trincheras de la Primera Guerra Mundial, Karl Schwarzschild, quien resolvió las ecuaciones relativistas, recién publicadas, para masas crecientemente mayores y envió sus resultados a Einstein. De ahí que conozcamos como "radio de Schwarzschild" al que va del centro del agujero negro, o singularidad, a la frontera de "non return", pasada la cual todo objeto, aun la luz, cae y cae y cae, atrapado para siempre.

Son matemáticas. Pero Avishay Gal-Yam, del Instituto Weizmann, y Douglas Leonard, de la San Diego State University localizaron una estrella gigante a punto de estallar y calcularon la masa. Tras el estallido continuaron sus observaciones y probaron la predicción matemática de que las estrellas en el rango de las decenas a las centenas de masas como la de nuestro sol terminan sus existencias formando un agujero negro.

Las estrellas supernovas reciben ese nombre porque eran estrellas nuevas a simple vista: donde no había habido una estrella, de pronto aparecía una que, aún más sorpresivamente, iba aumentando su brillo hasta rebasar las de primera magnitud. De ese gran brillo les vino lo "súper" a las "novas". Pueden durar unos meses y luego, así como aparecieron, comienzan a apagarse. Una muy bella fue la de 1997.

Los astrónomos han calculado los procesos que pueden crear ese formidable fenómeno: una estrella brilla y produce calor porque sus átomos de hidrógeno se fusionan en átomos más pesados de helio. La fusión comienza cuando la presión de las capas superiores sobre el núcleo estelar vence la resistencia de los átomos y se inicia una reacción en cadena: la fusión produce helio y sobrantes en forma de partículas de alta velocidad y unidades de luz o fotones. Para que el proceso se inicie, debe haber una "masa crítica" mínima, varias veces superior a la del planeta Júpiter, en cuyo núcleo el hidrógeno es metal, pero la presión no alcanza a fusionar sus átomos.

Cuando la masa es suficiente, la estrella se enciende y brilla durante miles de millones de años. Pero su hidrógeno acaba por agotarse al transformarse en helio. Si una estrella es al menos ocho veces nuestro sol, la fusión de núcleos atómicos continúa después de que el hidrógeno se terminó, y así se producen elementos pesados como el carbono, hierro y otros componentes de nuestros cuerpos. Fusiones consecutivas en el núcleo de la estrella lo transforman en hierro, el enorme calor y la presión rompen los átomos de hierro que se despedazan en sus componentes, el colapso del núcleo lanza el resto de la estrella al espacio en un relámpago: tenemos la vista de una gloriosa supernova.

La gravedad en el interior de la supernova es tan enorme que los protones y electrones de sus átomos se funden en neutrones, y el núcleo restante es una esfera de apenas unos 10 kilómetros... una sola canasta llena de ese material pesa más que todo nuestro planeta. Se le llama estrella de neutrones: una roca oscura.

Pero si la estrella es aún más grande, superior a 20 veces la masa de nuestro sol, la presión en el centro de la roca de neutrones produce otro colapso y hunde el espacio mismo. Tenemos un agujero negro. Gal-Yam y Leonard emplearon el telescopio Keck, sobre el monte Mauna Kea de Hawaii y el telescopio espacial Hubble para observar una estrella gigante a punto de estallar. Sus observaciones revelaron que sólo una pequeña parte de la masa estelar formó la supernova. La mayor parte del material estelar se hundió atraído por el enorme tirón gravitatorio. La estrella desapareció: es tan densa que ni la luz tiene velocidad suficiente para escapar.