Imagen: NASA

Astrónomos de las universidades de Texas y Harvard han presentado un trabajo donde confirman la existencia del horizonte de sucesos en el Universo. El estudio permite describir qué le ocurre a las estrellas cuando entran en contacto con un agujero negro.

En la relatividad general de Einstein, el horizonte de sucesos (o de eventos) es una superficie imaginaria de forma esférica que rodea a un agujero negro. La teoría dice que la velocidad de escape necesaria para alejarse del mismo coincide con la velocidad de la luz. Siendo así, nada, ni siquiera los fotones, puede escapar debido a la tracción de un campo gravitatorio extremadamente intenso. Sin embargo, no hay consenso en la comunidad científica y existe controversia sobre el fenómeno.

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Una de las alternativas propuesta a los horizontes de eventos es la “teoría de la superficie sólida”, la cual sugiere que la materia (por ejemplo una estrella) dentro de un agujero negro es destruida al impactar sobre una superficie sólida. La colisión debería crear una gran explosión de luz. En cambio, si el horizonte de sucesos existe, no habría ese flash de luz. En su lugar, la materia desaparecería por completo.

Simulación de la primera fase en la que una estrella cruza un horizonte de sucesos de una agujero negro supermasivo. Imagen: Mark A. Garlick/CfA

Existen dos maneras posibles de probar la teoría del horizonte de sucesos frente a la teoría de la superficie sólida. La primera es a través de la imagen directa de un agujero negro, y los astrónomos esperan conseguirlo con Event Horizon, una poderosa red de telescopios alrededor del mundo que en estos momentos está haciendo observaciones de dos agujeros negros supermasivos.

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Sin embargo, el estudio que han lanzado los astrónomos de las universidades de Texas y Harvard se ha adelantado al trabajo de Event Horizon. Según explica Pawan Kumar, profesor de astrofísica en la Universidad de Texas y uno de los autores del trabajo:

Queríamos averiguar si los horizontes de sucesos realmente existen o no. Lo que buscábamos no era tanto establecer si hay una superficie sólida, sino encontrar pruebas concretas de que, en realidad, hay un horizonte de eventos alrededor de los agujeros negros.

¿Cómo? Los investigadores se enfrentaron al problema desde otra perspectiva. Si los agujeros negros fueran sólidos, los telescopios deberían captar las explosiones generadas en los choques de las estrellas. De no ser así, estarían ante la prueba irrefutable de que están rodeados por un horizonte de sucesos.

Las estrellas en un agujero negro

Simulación de un agujero negro con una masa de diez soles, a una distancia de 600 kilómetros, con la vía láctea al fondo. Wikimedia Commons

Entonces pasaron a desarrollar su teoría a través de simulaciones por ordenador. Los equipos descubrieron lo que un telescopio vería cuando una estrella golpea la superficie dura de un objeto supermasivo en el centro de una galaxia cercana: gas sobre el objeto brillando durante meses, tal vez incluso años.

Luego calcularon la velocidad a la que las estrellas caen en agujeros negros supermasivos para averiguar con qué frecuencia debería ser visible el destello de luz. Según Kumar:

Estimamos la tasa de estrellas que caen sobre los agujeros negros supermasivos. Casi todas las galaxias tienen uno. Sólo consideramos los más masivos, los que pesan alrededor de 100 millones de masas solares o más. Hay alrededor de un millón de ellos dentro de unos pocos miles de millones de años luz de la Tierra.

Posteriormente, el telescopio Pan-STARRS (Hawai) recogió datos para saber si estas colisiones estaban ocurriendo en el espacio. Las lentes observaron un importante área del cielo durante un periodo de 3,5 años en busca de fenómenos transitorios, aquellos que brillan un tiempo corto y luego se desvanecen. Según Wenbin Lu, otro de los investigadores:

Calculamos cuántos de estos fenómenos transitorios habría captado el Pan-STARRS en un periodo de 3,5 años en su zona. Concluimos que debería de haber descubierto diez de ellos para justificar la teoría del agujero negro sólido.

¿El resultado? No encontraron ni uno sólo de estos fenómenos transitorios, por tanto, se validaba la teoría de Einstein de la Relatividad General. Según Kumar, “nuestro trabajo viene a decir que algunos agujeros negros, o quizás todos, tienen un horizonte de sucesos, y que la materia que cae en ellos realmente desaparece del Universo observable”. [Cornell University vía Seeker]