Los orígenes de la ciencia han comprendido en su mayoría al estudio de la luz, sin embargo no hemos tomado la molestia de apagar esa linterna que aparentemente nos salva frente a una obscuridad casi infinita.
Así como el niño teme a la obscuridad de aquel ficticio monstruo que yace en las sombras esperando su espanto duradero, el astrónomo teme, pero le intriga lo que merodea arriba de él. Los agujeros negros han sido la aparente culminación de las grandes teorías pasadas, desde Kepler a Einstein el cosmos ha tomado la forma del más claro entendimiento llegando así a una constante revolución del conocimiento y a pesar de que las hermosas e iluminadas estrellas han tomado un papel demasiado protagónico en el estudio del universo, que, irónicamente en las tinieblas se puede encontrar gran parte del conocimiento cósmico.
La tierra nos atrae nuestra vida es una lucha incesante contra la gravedad, desde que somos pequeños hacemos nuestro mejor esfuerzo para salir de un pozo gravitacional, así como cuando nacemos hasta nuestra rendición final luchamos contra la gravedad; nacemos vivimos y morimos en un campo de fuerza. Las manzanas, los humanos, los satélites, los planetas y las estrellas viven bajo el eterno subyugo de lo que Newton bautizo como Gravedad, es una gravedad de lo bastante cómoda, no sufrimos ningún percance por ello al menos claro hasta que las raspaduras de las rodillas no se hagan presentes o algún meteorito nos visite en tiempos posteriores. Una fuerza de lo más fundamental para la formación, expansión, evolución y entendimiento del universo siendo un gran centro de interés y estudio de los más grandes embajadores del conocimiento de la era humana y que continúa hasta nuestros días.
Ver no es creer, nuestros sentidos pueden engañarnos ni siquiera las estrellas son lo que parecen, el cosmos es más extraño, la luz, el tiempo, el espacio y la gravedad conspiran para crear realidades que yacen más allá de la imaginación humana, encontrar las maravillas del universo requiere ver hacia las aguas más oscuras del océano cósmico, la era de los agujeros negros estaba por comenzar. Pero ¿Qué son estos cuerpos celestes que han llenado de misterio a la comunidad astronómica? ¿Qué han dejado a los científicos estos descubrimientos para el entendimiento del cosmos? Y quizá lo más interesante es ¿Cómo pudieron encontrar un cuerpo celeste que no irradia luz? cuando ciertamente los descubrimientos astronómicos y la misma Astronomía es una ciencia que siempre se ha basado en la observación de un cuerpo radiante de luz o que refleja luz.
Imagen del espacio profundo tomada por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA.
“De estrellas a polvo y de polvo a estrellas”. La fusión de átomos de hidrogeno en los corazones de las estrellas provoca la luz estelar, las estrellas viven bajo un equilibrio de dos fuerzas; la expansión de las reacciones termonucleares que periódicamente son neutralizadas por la fuerza de la gravedad. Toda estrella vive bajo dos colapsos uno por el cual define su existencia a partir de una nube de gas interestelar y el colapso que marcara el destino final de la estrella, el helio las cenizas de millones de años de fusión de hidrogeno se acumularan en el núcleo, sin el fuego nuclear para sustentar su peso el núcleo se calentara lo suficiente para fisionar el helio en carbono y oxígeno, se inflara y se convertirá en lo que llamamos en gigante roja tan solo en el ejemplo tomado del sol que reina el sistema solar y cuando el sol queme todo su helio se volverá altamente inestable y expulsara sus capas externas al espacio y el núcleo que quedara totalmente expuesto soltara energía ultravioleta de alta energía el sol se encogerá y será tan denso que sus electrones reaccionaran deteniendo toda contracción futura convirtiéndola en una estrella enana blanca.
Diagrama de la evolución estelar de una estrella.
Sirio la estrella más brillante del firmamento en realidad es un sistema binario, su compañera es una estrella muy tenue debido a que es una enana blanca, el comportamiento de una estrella moribunda en un sistema binario es diferente, cuando Sirio se quede sin combustible se convertirá en una estrella gigante roja pasara sus sustancias a la enana blanca, la atracción gravitacional de su compañera se llevara ese gas y lo convertirá en un disco giratorio y cuando eso ocurra explosiones se desataran en ese disco rotante de gas, cada explosión liberara 10,000 veces más energía que el sol, la palabra “nova” se usara para llamar a las explosiones que ocurran en el disco de gas.
Era el año de 1934 una Cámara Schmidt fue el instrumento ideal para los astrónomos Walter Baade y Fritz Zwickey, estos científicos locos se encargaron de acuñar con una mente asombrosa que esas explosiones titánicas que tenían lugar en estrellas un poca más masivas que nuestro sol se llamaran supernovas, previendo así el descubrimiento de los pulsares que más adelante Joselyn Bell se encargaría de encontrar. Quizá aquí empieza lo más interesante de nuestra redacción, ¡Vengan conmigo!
De izquierda a derecha: Fritz Zwicky, Walter Baade y Jocelyn Bell
“¿Viste al hombre que dejo esas huellas? No, padre. Pero ¿Sabes que existe?”…William Herschel acostumbraba, decía su hijo, a dar largas caminatas nocturnas en la playa aprovechando en muchas ocasiones la excelente vista de la bóveda celeste platicaban del cosmos, de los descubrimientos que tuvo desde antes que naciera su hijo, de manera particular la gravedad le tenía intrigado porque él se dio cuenta que la gravedad que nos tiene aquí como personas y como planeta también rigen las estrellas, ¡asombroso no lo creen! Así que enmarcando como ejemplo a la constelación de Leo su hijo recuerda que la estrella que une la cabeza del león con el cuerpo es en realidad una estrella binaria cosa que su padre había observado con anterioridad del nacimiento de su hijo. Recordando los objetos obscuros que Pierre Simon Laplace dio a especular, John Michell amigo de William, trabajaba con los libros de Laplace pero antes que todo les diré quien fue John Michell, si alguna vez poso para un retrato este ya no existe, nació el día de navidad de 1724 muriendo un 29 de abril de 1793, fue un multidisciplinario en los campos de estudios científicos tomando ramas de estudio como la óptica, la geología, la astronomía y estudios muy profundos sobre la gravedad. El logro que William y mucho más agradecen de Michell es de conceptualizar la existencia de las llamadas “Estrellas oscuras” el primer y muy atinado indicio de la existencia de los Agujeros Negros. Pero te preguntarás
¿Cómo obtuvo una concepción tan acertada de un agujero negro si en su tiempo no existía tecnología si quiera suficiente para observar estrellas tan lejanas?
Si bien se sabe que no todo en la vida es observación debido a la existencia del trabajo difícil que conocemos como razonamiento tuvo lugar en sus teorías, y su razonamiento consta de una reflexión sobre la velocidad de escape, interesante en realidad, en la Tierra es de unos 40000km/h, ahora imagínense de cuanto seria la velocidad de escape en un cuerpo tan pesado y denso como una estrella, aumentemos de forma extrema esa densidad y ese peso tal que la velocidad de la luz se convierta en la velocidad de escape ¡Pero no! Lo más extremo es que ni siquiera la luz tenga la
oportunidad de escapar de esa gravedad.
“¿Qué hace la gravedad fuera de su cama a medianoche?”… ¿Cómo será un agujero negro? ¿Llegaremos ahí? Bueno para comenzar no todas las estrellas se convierten en agujeros negros, solo 1 en miles se convertirá en ese monstruo gravitatorio, la más cercana podría encontrarse a solo 100 años luz de distancia. Los agujeros negros no son esas monstruosas aspiradoras caóticas que la ciencia ficción nos ha conceptualizado no andan por ahí viendo cual será su plato principal de planetas y estrellas, al contrario uno debe ir hacia ellos bueno siempre tomando en cuenta que sería lo último que haría.
Damas y Caballeros les presento a un amiguito llamado Cygnuss X-1 el primer agujero negro descubierto, como logramos encontrarlo, bueno lo observamos con otro tipo de luz los Rayos X, en este tipo de luz dejamos ver la estrella con una tibia temperatura de 30,000 grados de su superficie, pero el disco de acreción que visible estaba en los rayos X pasaba de los 100 millones de grados, aquel gas en el disco de acreción se dirige en espiral hacia la distorsión mas monstruosa del espacio-tiempo, el limite fatídico que separa el agujero negro del universo se llama “Horizonte de suceso” visto desde un punto de vista seguro pareciera que toda la materia se desacelera cuando llega al horizonte de suceso pero jamás llega allí, nosotros podríamos hacerlo pero tomemos en cuenta que jamás regresaríamos de ahí. Las galaxias que hemos inspeccionado y catalogado en sus corazones yacen agujeros negros superlativos, nuestra galaxia Vía Láctea no es la excepción, las estrellas más aledañas al centro galáctico se mueven a una velocidad de 40 millones de kilómetros por hora.
Hay un pregunta muy interesante que ha generado una gran lluvia de opiniones por parte de los astrofísicos, la cual es ¿Hay otra manera de generar agujeros negros además del colapso de las estrellas de gran masa? Como ya se había mencionado la especulación de que en el centro de las galaxias agujeros negros de cientos de millones más masivos que el son estén ahí al asecho pero la pregunta es ¿Cómo es que están ahí?, un respuesta muy aceptada y demasiado interesante la cual menciona que la formación debido a que la densidad de la materia en el universo era mucho mayor que en la actualidad, quizá una de las respuestas puede encontrarse en los cuásares, estos objetos son los más lejanos del universo observable, lanzan enormes cantidades de energía al espacio que curiosamente se encuentran en el centro de las galaxias como por ejemplo la galaxia M87 que los astrónomos encontraron expulsando grandes chorros de gas al espacio sin embargo como ya antes se mencionó gracias a observaciones astronómicas han revelado la existencia de ciertas galaxias cuyos núcleos presentan muchas semejanzas con los cuásares. Hoy en día los astrofísicos piensan que los cuásares son los núcleos de estrellas formadas, en parte eso explica por qué están tan lejos de nuestra
vista y por supuesto para los telescopios más potentes. Ahora la pregunta es ¿En dónde aparecen los agujeros negros?
Bueno a través de estudios por parte de los astrofísicos han llegado a la conclusión de que todas las galaxias que en su centro lancen chorros y para explicar de dónde salen estos chorros de energía en regiones tan pequeñas como los M87 se puede apreciar en la parte superior derecha una expulsión de materia gaseosa por parte del objeto celeste. cuásares, así que las astrofísicas y astrofísicos han postulado la existencia de agujeros negros superlativos en el centro.
Esta teoría esta aceptada por la mayoría de la comunidad científica, sin embargo aún faltan estudios y observaciones para poder comprobar y aseverarlo.
Pero sin duda lo más impresionante que hemos presenciado como ciudadanos del cosmos es el descubrimiento de lo que quizá no esperábamos encontrar Las ondas Gravitacionales, siendo éstas causadas por el encuentro dos agujeros negros decenas de veces más masivas que nuestro Sol. Detectados por los científicos estadounidenses Rainer Weiss, Barry Barish y Kip Thorne recientemente galardonados con el Premio Nobel de Física 2017 gracias a su trabajo en LIGO (Observatorio de detección de ondas gravitatorias por sus siglas en Ingles).
Hace un siglo aproximadamente Albert Einstein sería el primer científico en predecir la existencia de estas monstruosas señales, que, sin embargo, estaba convencido de que nadie podría detectarlas. En su Teoría General de la Relatividad menciona que algunos de los cuerpos más violentos del universo (como los agujeros negros) liberan energía en forma de ondas gravitacionales que se expanden por el espacio-tiempo a la velocidad de la luz deformándolo como cuando nosotros lanzamos una piedra al agua. Estos cuerpos son tan lejanos que, al llegar a la Tierra, sus ondas son tan débiles Representación grafica de las ondas gravitacionales producidas por el choque de dos agujeros negros.
que no había tecnología capaz de captarlas. Solo un siglo después (14 de Septiembre de 2015) los detectores del LIGO atraparían la primera señal de una onda gravitacional, siendo un exhaustivo trabajo que daría inicio 5 años antes.
Entre tanta maravilla que yace arriba de nuestros ojos ante lo que vemos y hasta de lo que nuestros ojos no son capaces de ver solo viene un deseo… Saber qué pensaban los científicos al exponer tales ideas, antes de poder encontrar lo que la luz en su celo nos escondía. El comprender que bailar una danza mortífera llamada Gravedad no es tan mala para nosotros como humanidad pero no tan bueno para las estrellas siendo en su mayor parte una señal de muerte para su futuro. Y como diría el Divulgador Científico por excelencia Carl Sagan: “La astronomía es una experiencia que enseña humildad y forja el carácter” denota nuestros sentimientos de asombro, intriga e incluso miedo dándonos así el nombre de humanidad además de mantener el conocimiento de que justamente arriba de nosotros ocurren los eventos más Rainer Weiss, Barry Barish y Kip Thorne. Ganadores del Premio Nobel de Física 2017.
esplendorosos del universo y donde las inesperadas maravillas yacen en la obscuridad, en el centro de las galaxias y en la triste pero intrigante muerte de las estrellas.
Remarquemos la realidad que nos rodea ya que en los ojos adecuados la vida tiende a ser tan interesante encontrando el porqué de las cosas que a veces llamamos “absurdas” y comunes de la vida; el caminar, caer, correr, los esfuerzos y los llantos, la vida y la muerte son producto de la intervención de las fuerzas dominantes que rigen nuestro universo.
Por el momento lo que vez arriba, algo tan común, como simples luces brillantes en el cielo, es nuestro origen venimos y somos polvo de estrellas, usted es un auténtico ciudadano del cosmos, tanto usted como yo debemos sentirnos llenos de orgullo que de lo llamamos belleza al cielo de ahí mismo nacimos.
Los libros lo esperan, la ciencia lo busca, es suya y mía, la ciencia para todos.
Referencias Bibliográficas:
El universo en expansión. Autor: Luis. F. Rodríguez. Fondo de cultura económica.
El Universo. Autor: David Bergamini. TIME-LIFE.
La detección de ondas gravitacionales gana el Nobel de Física 2017. Diario “El País”.
Por: Omar Saldaña Penetro
Contacto:
Facebook: Omar Tesla Saldana.
E-mail: omarspenetro@gmail.com
Instagram: omarpenetro.
