¿Cómo? ¿Un agujero negro que canta o que emite un sonido? Es posible que esto sea lo primero que te haya venido a la cabeza. O quizás el hecho de que ni siquiera has visto un agujero negro en tu vida. Ni tú ni nadie. Pero una cosa es la imagen del fenómeno, y otra muy distinta son los ondas que emite.

Para explicar el registro que tuvo lugar hace más de una década debemos acudir hasta la constelación de Perseo. Según la mitología estamos ante un semidios hijo de Zeus y la mortal Dánae, el mismo cuya hazaña más conocida fue dar muerte a ese otro monstruo mitológico femenino llamado Medusa.

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Aquella lucha no fue cualquier cosa. Medusa, entre otras cosas, tenía el poder de convertir en piedra a cualquiera sólo con la mirada. Quizás por ello Perseo apareció en el campo de batalla con el escudo de bronce de la diosa Atenea. El escudo actuó como espejo y decapitó a Medusa. Una escena ciertamente perturbadora, ya que de la sangre del monstruo nació el inconfundible caballo alado: Pegaso.

Perseo. Wikimedia Commons

De ahí parte la historia de esta constelación del norte, la cual representa al guerrero armado con el casco de Hades, el escudo de Atenea y la espada de Hermes. En el esquema celeste Perseo se incluye en el conjunto que engloba a Cefeo, Casiopea, Andrómeda, Pegaso y Cetus.

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Perseo es también una de las constelaciones de Ptolomeo y una de las denominadas como las 88 constelaciones modernas (de hecho ahí se incluye la famosa variable Algol), aunque la mayoría la reconocerán simplemente por ser el espacio donde se localiza la lluvia de meteoros de las perseidas.

Por último y no menos importante, en Perseo, a más de 250 millones de años luz de la Tierra, tenemos a Abell 426, un cúmulo de galaxias (cúmulo de Perseo) muy especial.

Abell 426 y el rugido de un agujero negro

Abell 426. Wikimedia Commons

Con el cúmulo de Perseo estamos ante uno de los objetos más masivos del universo, uno que contiene miles de galaxias inmersas en una vasta nube de gas de millones de grados. De igual forma, se trata del cúmulo de galaxias más brillante en el cielo cuando se observa en una banda de rayos-X.

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Allí se encuentra un agujero negro supermasivo que iba a ofrecer una primera prueba histórica. En el año 2002 los astrónomos de la NASA estaban llevando a cabo una serie de observaciones con el telescopio espacial Chandra y dieron con algo inusual. Parecían haber dado con ondulaciones en el gas que rellena el cúmulo de Perneo.

Lo más fascinante es que aquellas ondulaciones eran la primera evidencia de ondas sonoras que han viajado ciento de miles de años luz desde el agujero negro central del cúmulo. Antes del evento y en observaciones previas habían revelado la prodigiosa cantidad de luz y calor que creaba un agujero negro, pero aquello era diferente.

Un año después, el 9 de septiembre del 2003, los astrónomos de la NASA que utilizaban el Observatorio de rayos-X Chandra confirmaban aquellas evidencias. No tenían ninguna duda, estaban ante las primeras ondas sonoras procedentes de aquel agujero negro superlativo.

Cúmulo de Perseo y la detección de ondas desde Chandra (derecha). NASA

No sólo eso. También estaban ante la “nota” más grave que se haya detectado jamás en nuestro Universo. Los astrónomos dijeron que el agujero negro había estado cantando la misma partitura durante 2.500 millones de años. Un agujero negro con ondas sonoras 57 octavas más bajas que un Do medio, ondas que retumban desde ese fenómeno que esperamos sea visible en muy poco tiempo.

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La mayoría de los medios recogieron el guante de la NASA y titulaban que los agujeros negros emitían sonidos, que “cantaban”, pero obviamente ninguno de esos términos se puede comparar con lo que nosotros entendemos por “sonido”. Si tuviéramos que describirlo en términos musicales, el tono de sonido generado por el agujero negro se traduciría como un “Si”.

Perseo desde Chandra. NASA

Sin embargo, los humanos no tenemos la capacidad de escuchar esta composición cósmica, principalmente porque dicha nota es de 57 octavas más baja que el “Do” medio. En comparación y para hacernos una idea, un piano normal tiene alrededor de siete octavas. Es decir, que a una frecuencia un billón de veces más grave que el umbral de detección del oído humano, es la nota más profunda que se haya detectado nunca proveniente de un objeto en el Universo. Según explicaba para la NASA el investigador Steve Allen:

Las ondas de Perseo son mucho más que una interesante forma de acústica de agujero negro. Estas ondas sonoras pueden ser la clave que explique cómo crecen los cúmulos de galaxias, las estructuras más grandes del Universo.

Ahora bien, ¿cómo puede ser esto posible en el vacío del espacio? ¿Cómo demonios se propaga el sonido en la inmensidad espacio?

El sonido de un agujero negro

Ilustración de un agujero negro supermasivo en la Vía Láctea. Nrao

Yo mismo me hacía la misma pregunta cuando me enteré del fenómeno. Después de todo, el sonido necesita de algún tipo de medio para propagarse, como el aire o la misma agua, o incluso la roca sólida (sí, los terremotos son una especie o tipo de onda acústica).

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En la Tierra una onda sonora se mueve desde su origen haciendo que las moléculas de aire circundante vibren. Las vibraciones pasan de una molécula a otra y finalmente golpean una oreja humana y se produce lo que llamamos ruido. Pero que sepamos, el espacio no está vacío en absoluto. De hecho contiene todo tipo de materias extraviados, átomos de gas y polvo de cantidades muy variables.

La respuesta la tenemos en el fenómeno. Se necesita un agujero negro supermasivo (algo así como si fuera una gran diva de ópera) para cantar una nota resonante en el espacio. Estos monstruosos objetos celestiales van desde cientos de miles hasta miles de millones de veces la masa de nuestro sol, y además se encuentran comúnmente en el centro de las galaxias activas.

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

Dicen que los agujeros negros son notorios por su fuerza gravitatoria, una que es tan fuerte que nada puede escapar. Pero los investigadores de la NASA piensan que esto no es del todo correcto. La gravedad de un agujero negro atrae una mezcolanza de materia y energía en su disco circundante, una estructura anular formada por gas y polvo. Pero parte de ello es expulsado violentamente de los polos del agujero negro como si fueran chorros. Estos chorros surgen en el gas abrasador que rodea el agujero y generan bolsillos en la nube (por lo demás uniforme). Según explica Allen:

Las ondas sonoras son ondas de presión, y los agujeros negros, o al menos esos chorros, pueden generar enormes ondas sonoras que luego se propagan a través del gas galáctico circundante. Cuando los chorros que contienen material que se mueve a una velocidad cercana a la de la luz chocan contra el gas caliente que penetra en las galaxias elípticas gigantes y los grupos de galaxias, entonces nace una especie de tambor galáctico.

Lo más sorprendente de todo es que no podemos oír estas ondas (porque el sonido no puede viajar a través del vacío que separa a este “tambor” y a nosotros), pero en cambio, podemos “verlas” a través de las observaciones de rayos X.

Imagen del par de galaxias alineadas Perseo A y HSV por el HST. Wikimedia Commons

¿Cómo? A medida que las ondas sonoras se expanden a través del gas abrasador de las galaxias, las regiones de mayor presión (picos de ondas sonoras) tienden a aparecer más brillantes en los rayos X. Esto es precisamente lo que observaron desde el Observatorio de rayos-X Chandra. Según Allen:

No podemos ver las ondas moviéndose. Las escalas de tiempo pertinentes son demasiado largas, ya que el período de las ondas es de unos 10 millones de años, pero en cambio sí tenemos una” instantánea “clara de ellas.

Perseo y su agujero negro no son las únicas rock star o vocalistas galácticos del universo. Ahí tenemos a M87, una galaxia que sostiene uno de los agujeros negros más grandes del universo. ¿La diferencia? Su partitura no es ni mucho menos tan estable como la de Perseo (aunque con notas tan graves como 59 octavas por debajo).

Turbulencias recogidas en Perseo a través de Chandra. Wikimedia Commons

Y ni siquiera estas galaxias y sus agujeros negros tienen el copyright de la banda sonora galáctica. Existen otros objetos interestelares que también producen ondas sonoras. De hecho, son muchos los astrónomos que sostienen que los ecos del Big Bang ha estado “tarareando” poco después del nacimiento del universo, ondas creadas durante los primeros 380.000 años cuando el espacio todavía estaba cubierto de niebla con gas que contenía electrones libres.

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Esta teoría tan evocadora como romántica sostiene que un día decidió callar, y desde entonces no ha vuelto a hablar, quizás acomplejado por esas nuevas divas que formaron los imponentes agujeros negros.

Pero es que incluso el sol, nuestro sol, también es capaz de emitir su propia banda sonora a través de las corrientes de convección en la superficie solar, las mismas que producen ondas de presión que viajan a la corona interior y regresan a la superficie haciendo que esta vibre.

Así que aunque no seamos capaces de escucharlo, aunque ningún ser vivo en la Tierra pueda escuchar esta apabullante banda sonora del espacio exterior, el cosmos mantiene un hilo musical histórico, una exhibición orquestal marcada por una nota muy especial, una a más de 250 millones de años luz de nuestro planeta, la más grave que jamás se haya detectado. Los tambores de guerra de Perseo y su agujero negro supermasivo. [NASA, Wikipedia, Scientific American, BBC]