Por primera vez, una simulación en video de la NASA mostró cómo es entrar en un agujero negro

Desde que fueron descubiertos, científicos, astrofísicos y hasta aficionados al espacio se pregunta: ¿Qué hay dentro de un agujero negro? ¿Cómo se cruza su horizonte de sucesos? ¿Qué pasa con la luz una vez que estamos inmensos en ese hoyo negro profundo?

Como es imposible saberlo, ya que estos objetos en el Universo están muy distantes a la Tierra como para visitarlos e incluso si existiese la oportunidad, no habría forma de salir vivos de allí, expertos de la NASA han hallado algunas de estas respuestas.

Se trata de una nueva simulación desarrollada por una supercomputadora que obtuvo la mejor suposición que tenemos de cómo sería adentrarse a un agujero negro, basada en los datos actuales.

“La gente pregunta a menudo sobre qué es un agujero negro y cómo sería entrar en uno. Simular estos procesos difíciles de imaginar me ayuda a conectar las matemáticas de la relatividad con las consecuencias reales en el Universo real”, precisó el astrofísico Jeremy Schnittman del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA, responsable de esta nueva simulación

“Así que simulé dos escenarios diferentes, uno en el que una cámara, como si fuese un sustituto de un atrevido astronauta, simplemente falla en el horizonte de sucesos y sale disparado, y otro en el que cruza el límite, sellando su destino”, agregó el experto.

¿Qué son los agujeros negros?

Los agujeros negros son los objetos más densos que conocemos en el Universo. Son tan compactos que solo podemos describirlos matemáticamente como una singularidad: un punto unidimensional de densidad infinita.

Su densidad es tan extrema que el espacio-tiempo se deforma gravitacionalmente en lo que es efectivamente una esfera cerrada a su alrededor. Dentro de esa esfera, ni siquiera la luz tiene suficiente velocidad para escapar.

Respecto a las dimensiones que puede alcanzar, su límite conocido es el horizonte de sucesos. En relatividad general, el horizonte de sucesos —u horizonte de eventos en su calco del inglés— se refiere a una hipersuperficie frontera del espacio-tiempo, tal que los acontecimientos ocurridos a un lado de ella no pueden afectar a un observador situado al otro lado.

Cuanto más masivo es el agujero negro, mayor es el radio de la esfera definido por el horizonte de sucesos, conocido como radio de Schwartzschild. Si el Sol fuera un agujero negro, por ejemplo, su radio de Schwartzschild sería de solo 2,95 kilómetros.

La simulación efectuada por expertos de la NASA fue un desarrollo único. En una computadora portátil típica, calcular esta simulación habría llevado más de una década. La supercomputadora Discover del Centro de Vuelos Espaciales Goodard de la NASA realizó la hazaña en 5 días utilizando sólo el 0,3 por ciento de su potencia de procesamiento.

Al comienzo del video, se observa un fino círculo interno llamado anillo de fotones. Es una imagen producida por la luz que ha orbitado el agujero negro una o más veces antes de escapar. Este óvalo, centrado en la dirección de avance de la cámara, muestra todo el cielo simulado.

En la simulación los expertos pusieron una cámara en lugar de una persona, para imaginar cómo se observaría el ingreso al agujero negro. La velocidad de la cámara hace que las fuentes de luz que se encuentran directamente delante se iluminen mucho en su caída de 10 minutos hacia el horizonte de sucesos. Allí, la luz del universo exterior todavía brilla, pero nunca podrá irse. Microsegundos después la cámara se destruye y alcanza la singularidad.

En 2019 y 2022, una red planetaria de observatorios de radio llamada Event Horizon Telescope produjo, respectivamente, las primeras imágenes de los agujeros negros gigantes en los centros de M87 y la Vía Láctea, revelando un anillo brillante de gas caliente en órbita que rodeaba una zona circular de oscuridad.

Cualquier luz que cruce el horizonte de eventos, el punto de no retorno del agujero negro, queda atrapada para siempre, y cualquier luz que pase cerca de él es redirigida por la intensa gravedad del agujero negro. Juntos, estos efectos producen una “sombra” de aproximadamente el doble del tamaño del horizonte de eventos real del agujero negro.

Hasta donde sabemos, los agujeros negros más pequeños comienzan con unas cinco veces la masa del Sol, objetos que se han formado a partir del núcleo colapsado de una estrella masiva al final de su vida. Estos son agujeros negros de masa estelar.

Los agujeros negros de masa estelar tienen un límite superior de alrededor de 65 veces la masa del Sol, porque las estrellas precursoras extremadamente fuertes que producirían estos objetos más grandes terminan sus vidas en una supernova de inestabilidad de pares que destruye completamente el núcleo, sin dejar nada atrás para colapsar en el agujero negro.

Sin embargo, hemos visto agujeros negros de masa estelar de más de 65 masas solares. Se pueden formar cuando los agujeros negros chocan y se fusionan, dando como resultado un objeto con una masa combinada. Pero cómo pasamos de estos a los agujeros negros supermasivos y ultramasivos es un gran espacio vacío. Bastante literal.

Hay una curiosa escasez de agujeros negros detectados en el rango de masas entre los agujeros negros de masa estelar y los supermasivos. Pero también hay una gran variedad de agujeros negros supermasivos.

El agujero negro en el corazón de nuestra propia galaxia, llamado Sagitario A* (pronunciado ay-star), cuenta con el peso de 4,3 millones de soles según el seguimiento a largo plazo de las estrellas en órbita a su alrededor. El diámetro de su sombra abarca aproximadamente la mitad de la órbita de Mercurio en nuestro sistema solar.

“Desde 2015, los observatorios de ondas gravitacionales en la Tierra han detectado las fusiones de agujeros negros con unas pocas docenas de masas solares gracias a las pequeñas ondas en el espacio-tiempo que producen estos eventos”, dijo el astrofísico de Goddard Ira Thorpe.

“Las fusiones de agujeros negros supermasivos producirán ondas de frecuencias mucho más bajas que se pueden detectar usando un observatorio espacial millones de veces más grande que sus contrapartes terrestres”, concluyó.