Arqueología de la Vía Láctea

Por Martín De Ambrosio

El argentino Félix Mirabel, a la cabeza de un grupo de astrofísicos de varias nacionalidades, descubrió un antiguo agujero negro que se desplaza a alta velocidad dentro de nuestra galaxia (la Vía Láctea) mientras devora a su compañera. Esa estrella moribunda –que va cayendo hacia la oscuridad total del agujero– es, por otra parte, la que permitió la detección del fenómeno a través de ondas de radio. Hay que recordar que, por definición, un agujero negro no emite luz sino que, por el contrario, comprime tanto la materia y curva tanto el espacio en su interior que nada puede salir de él. Ni siquiera la luz.
El agujero negro es lo que quedó, el remanente, de una estrella de gran masa que agotó su combustible hace 7 mil millones de años, y que probablemente fue una de las primeras en formarse en la galaxia a la que pertenece el Sistema Solar. Y es la primera indudable evidencia de uno de los aproximadamente un millón de agujeros negros que –se cree– giran en el halo de la galaxia. (El halo es como una burbuja de materia difusa, estrellas dispersas, cúmulos globulares –agrupaciones esféricas de estrellas viejas–, que envuelve a la Vía Láctea.)
Félix Mirabel –un argentino de 56 años, licenciado en Filosofía de la UBA y doctor en Astronomía de la Universidad Nacional de La Plata– fue el científico del IAFE (Instituto de Astronomía y Física del Espacio) que se ocupó de armar el proyecto de investigación que requirió el uso de instrumental técnico, concretamente satélites, de los Estados Unidos.
Desde Francia, donde también trabaja para la Comisión de Energía Atómica de ese país, Mirabel tomó contacto telefónico con Futuro para contar algunos detalles del trabajo que salió publicado este jueves 13 de septiembre en la prestigiosa revista científica Nature. Para Mirabel, éste es un trabajo que abre nuevas perspectivas en astronomía y física del espacio: “Se trata de una suerte de arqueología que testifica los intensos estallidos de la formación de estrellas masivas que se ubicaron en el halo durante las primeras épocas de la evolución de nuestra galaxia. Entonces, el trabajo inicia un área de búsqueda que agregará importante información para concebir modelos sobre la formación de agujeros negros y estrellas de neutrones”.

La voz del cientifico
–Se sabe que existen los agujeros negros porque es una predicción de la Teoría de la Relatividad General, aunque paradójicamente Einstein (su autor) nunca lo aceptó, por razones o prejuicios epistemológicos.
–Lo predijo, pero no aceptaba que existieran realmente...
–Claro, él pensaba que no existían las llamadas “singularidades” en el universo, es decir, puntos en los que los resultados de las ecuaciones se hacen infinitos (por ejemplo, la densidad de los agujeros negros). Porque eso son las singularidades, una indeterminación, no tienen realidad física. En la epistemología que Einstein sostenía, era algo inaceptable. Entonces no lo aceptó, a pesar de lo que decía su propia teoría. Otros físicos, como Oppenheimer, afirmaron la realidad de los agujeros negros. En definitiva, los agujeros negros son una predicción teórica; luego se comprobó su existencia mediante la observación. Existen, por ende, agujeros negros en la física teórica y agujeros negros en la astrofísica, más experimental.
–Pero ésta no es la primera vez que se encuentran agujeros negros.
–No, por supuesto. Es lo que decía: aunque al principio había dudas sobre su existencia, hoy se acepta casi sin excepciones en la comunidadcientífica. Ya se conocen entre 12 y 15 agujeros negros en nuestra galaxia, que tiene miles de millones de estrellas; y las evidencias se van acumulando. Los agujeros negros se descubren sólo cuando son parte de un sistema binario, es decir, cuando tienen una estrella compañera, de la cual adquieren materia (los agujeros negros no emiten luz y devoran la materia; eso es un agujero negro, en definitiva). Entonces, en el momento en que la estrella es engullida, envía luz y otras emisiones. Es decir, el agujero negro se ve en forma indirecta, a través de la materia que va cayendo en el agujero.
–Mientras muere, es como si la estrella emitiera un SOS, una señal.
–Algo así. Como cuando se infla una rueda de bicicleta; al comprimirse, la materia va hacia una región del espacio, que es muy pequeña y es el horizonte de acontecimiento del agujero negro. Y, como pasa con el aire del inflador, la materia se calienta. ¿Vos sos zurdo?
–No.
–Entonces es lo que sentís en la mano izquierda cuando inflás: sentís calor en la mano que sostiene el pico. En el agujero negro, una gran cantidad de materia se comprime y a varios millones de grados produce una radiación que se emite en el rango de los rayos X, que no pueden detectarse desde la Tierra porque la atmósfera los absorbe. Por eso tienen que detectarse a través de satélites.
–¿Y en este caso?
–En este caso se trata de un objeto que se descubrió el año pasado, pero con la particularidad de que pudimos determinar, por primera vez, la velocidad espacial del agujero negro, cómo se desplaza. Son 150 kilómetros por segundo. Esperá que hago la cuenta: 150 por 3600... a ver... es algo así como medio millón de kilómetros por hora.

Respecto del Sol
–Eso respecto del Sol, de nuestro Sol. Este objeto –en realidad se llama XTEJ1118+480– se mueve describiendo una órbita muy particular alrededor del centro de la galaxia. Pero no como los agujeros negros que orbitan de modo más o menos circular respecto del centro de la galaxia. XTEJ –lo podemos llamar así familiarmente– se mueve de modo anómalo, del mismo modo en que se mueven los objetos más viejos de la galaxia, formados en el tiempo en que se originó la galaxia.
–¿Se mueve alrededor de la galaxia porque es atraído por la gravitación del centro galáctico?
–Sí. Está ligado gravitacionalmente a nuestra galaxia. Por el tipo de movimiento de este agujero negro, que es un remanente de una estrella muy masiva que existió en el pasado, tiene que haber sido una de las primeras estrellas que se formaron en nuestra galaxia. Este tipo de estrellas son tan masivas que duran muy poco, apenas unos millones de años.
–¿Estas son las estrellas que se trasforman en supernovas, que explotan espectacularmente?
–Puede haber sido así, casi seguro, pero no estamos absolutamente seguros en este preciso caso. Hay que tener en cuenta que estamos hablando de 6 mil años luz de distancia (hay una interrupción: “Acá, sí, oui”, dice Mirabel, alternando el francés y el castellano, seguramente ayudado por la gesticulación para ser entendido). Perdón, vino alguien aquí... ¿Qué estaba diciendo?
–Hablaba de la distancia y del tiempo.
–Ah, sí. Este agujero negro es una reliquia de una estrella muy masiva que se formó al principio de la galaxia, una de las primeras, de un tipo que ya no se encuentran más. Las primeras estrellas tenían una distribución esférica, sólo después se fue formando el disco achatado de la galaxia.
–¿Por eso es una reliquia?
–Por eso hablamos de reliquia. Yo digo que este trabajo es análogo de la arqueología. Para ver la vida de hace mucho tiempo, antes que seformara el disco de la galaxia, hace 7 mil millones de años, tenemos el estudio de los remanentes de las estrellas masivas.
–Como en este caso.
–Como en este caso, porque este objeto es la punta del iceberg; las teorías dicen que debieron existir alrededor de un millón de agujeros negros, nada menos, en el halo de la galaxia. Este es el primer objeto que encontramos de esta población de un millón de agujeros negros que andan circulando a la deriva en el halo de la galaxia.

De tamaños e impresiones
–¿Cuál es el tamaño del agujero negro?
–Lo que pasa es que cuando hablamos de tamaño del agujero negro tenemos que hablar de su horizonte, algo así como la membrana que lo separa del resto del universo. Los horizontes son como membranas que separan universos... Uno de mis grandes intereses con los agujeros negros es que son algo así como una exploración de un límite, los límites del universo observable. Más allá de estos horizontes no se puede ver nada. Respecto de la pregunta, el radio de estos horizontes es de unas decenas de kilómetros. Depende de su masa.
–No parece muy impresionante, sobre todo si tenemos en cuenta las dimensiones que se utilizan para medir la galaxia y el universo entero.
–No, pero fijate que tenemos que llevar toda la masa de una estrella a una región de un radio de unas decenas de kilómetros; hay que comprimir la materia muchísimo. Lo que también hemos descubierto ahora es la primera evidencia directa de la formación, en la Vía Láctea, de estrellas muy masivas. Y este agujero negro es el remanente de ellas.
–¿Puede emitir algún tipo de energía el agujero negro, o todo proviene de las estrellas moribundas que caen en el agujero?
–No se sabe si un agujero negro emite energía. Aunque podría ser una de las fuentes misteriosas de energía, de las que no se conocen los responsables, y que se observan en el halo de la galaxia. Son las llamadas fuentes Egret que tienen una energía equivalente a la de los rayos cósmicos.
–Entonces, esto también tiene implicaciones para la física.
–Por supuesto. La hipótesis que manejamos sobre el origen del objeto es que fue eyectado del cúmulo globular de estrellas. Y existen razones de por qué eso tendría que ocurrir. Pensamos que la eyección es evidencia de que ahora se encuentran a la deriva y acercándose al plano de la galaxia.
–Siempre se da el par estrella-agujero negro.
–Eso es en este caso, que es un sistema binario estrella-agujero negro, pero también podrían haber sido eyectados un par de agujeros negros juntos.
–¿Pueden existir dos agujeros negros juntos?
–Sí, es algo posible. Dos agujeros negros que incluso podrían fusionarse eventualmente, y producir ondas gravitacionales en el proceso de fusión. Se produciría un tipo de radiación gravitatoria, no electromagnética. Se están construyendo instrumentos en el espacio y la tierra para la detección de esta radiación gravitatoria. Esto también fue predicho por Einstein. Estos “agujeros negros binarios” podrían ser origen de ondas gravitacionales.
–Yendo un poco a lo general, ¿cuál es la función de los agujeros negros en la ecología del universo? ¿Sólo toman materia o también pueden “devolverla” al resto del universo?
–En general, se piensa que el universo marcha hacia una abundancia de agujeros negros. Nada puede escapar a un agujero negro, son atrapantes. Y cada agujero negro es como un universo en sí. Hay científicos que piensan que los agujeros negros pueden desintegrarse, pero en épocas muy muy lejanas.
–¿Quiénes?
–Las teorías cuánticas de la gravitación, en particular la de Hawking, predicen que tal vez se evaporen, exploten, pero se requieren lapsos enormes de tiempo. Esa es la situación.
–Bueno, no es una situación muy grave.
–En realidad, no. Sabemos que los agujeros negros son los remanentes de las estrellas más masivas y que ninguna fuerza de la naturaleza puede resistirse a la gravitación. Existen agujeros negros supermasivos en el centro de la galaxia.

Universos paralelos
–La afirmación “cada agujero negro es un universo”. ¿Qué significa exactamente? ¿Cómo podemos interpretarlo, si es que necesita interpretación? Digo, porque puede interpretarse de modo metafísico, pero imagino que no es lo que buscamos ahora.
–Quiero decir que son como un universo en sí; un universo del cual no tenemos información. Excepto un tipo de radiación, que no es experimental sino teórico: la radiación de Hawking. Son como universos cerrados, se ha pensado que puede haber pasajes a otros universos a través de agujeros negros. Se piensa que tal vez desde una “perspectiva exterior” nuestro mismo universo podría ser un agujero negro.
–¿Es posible esto?
–Es posible, aunque muy especulativo.
–Nada lo contradice.
–Nada. Incluso hoy se habla de multiuniversos, universos desconectados, entre los que no se puede establecer comunicación.