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¿Son los Agujeros Negros la clave para  entender el origen de las galaxias?

Creada05-02-2019
Modificada05-02-2019
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Febrero2

Reseña del Documental En Busca de los Agujeros Negros Perdidos de la serie Desmontando el Cosmos

En Busca de los Agujeros Negros Perdidos

Documental de la serie Desmontando el Cosmos (T3, E2, 2018), donde se intenta explicar el origen de los Agujeros Negros Supermasivos que hay en el centro de todas las galaxias.

En nuestro universo observable existen un millón de galaxias y en el centro de todas ellas hay un Agujero Negro Supermasivo.

El Agujero Negro Supermasivo de la Vía Láctea es tan grande como el Sistema Solar y contiene 6.000 Millones de masas solares.

También existen Agujeros Negros Estelares, muchos más, conteniendo apenas la masa de entre 10 y 20 soles.

Pero hay una gran diferencia entre un Agujero Negro Estelar, con la masa de 10 soles, y un Agujero Negro Supermasivo con la masa de 6.000 millones de soles.

¿Podrían existir Agujeros Negros de un tamaño intermedio?

El Origen de los Agujeros Negros Estelares

Sabemos cómo se forman los Agujeros Negros Estelares: Cuando una estrella 10 veces más masiva que el Sol agota su combustible de Hidrógeno convirtiéndolo en Helio, la fuerza gravitatoria de la estrella continúa comprimiéndola convirtiendo el Helio en Carbono, Oxígeno y otros elementos más pesados hasta llegar al Hierro. Como el Hierro no se puede fusionar más sin un aporte mayor de energía, las reacciones de fusión se hacen más débiles y no pueden contrarrestar la fuerza gravitatoria por lo que el núcleo de Hierro colapsa hasta convertirse en un Agujero Negro, provocando una explosión que expulsa gran parte de la masa exterior de la estrella hacia el espacio.

Colisión de 2 Agujeros NegrosSegún los astrónomos es posible que dos Agujeros Negros Estelares se fusionen para formar un Agujero Negro más grande, pero para alcanzar la masa de 6.000 Millones de Masas Solares deberían tragar tantos Agujeros Negros Estelares que materialmente no hubieran tenido tiempo para hacerlo en la edad del Universo.

Ondas Gravitacionales

Los Agujeros Negros generan una gravedad muy intensa, tanto que ni siquiera la luz es capaz de escapar de ellos. Por eso son negros.

Según Einstein, la gravedad se produce a consecuencia de que las masas deforman el tejido del Espacio, y las masas más pequeñas que viajan por las inmediaciones ven su trayectoria desviada hacia el fondo de esas depresiones del tejido espacial.

Igual que si en una lona elástica colocamos una bola de acero maciza que deforma la lona y luego lanzamos pelotas que pasen cerca de la bola, las pelotas rodarán por la superficie de la lona y se desviarán al pasar por las deformaciones. Pero es importante tener en cuenta que la lona es un tejido 2D que se deforma en una tercera dimensión.

Lo que Einstein demostró es que la gravedad es la consecuencia de la deformación del tejido espacial 3D en una cuarta dimensión.

Ondas Gravitacionales en Colisión de 2 Agujeros NegrosCuando dos Agujeros Negros se acercan, cada uno de ellos genera una depresión en el tejido espacial. Al acercarse es muy improbable que choquen directamente por lo que iniciarán un proceso de acercamiento en espiral, cada vez más rápido, hasta que entren en contacto y se fusionen.

La superposición de las dos deformaciones en rápida rotación generarán unas ondulaciones en forma de espiral que se extenderán en todas direcciones a la velocidad de la luz.

En el laboratorio VIRGO, Italia, se ha construido un sensor de ondas gravitacionales con el fin de detectar esas ondulaciones del tejido espacial.

Observatorio de Ondas Gravitacionales VIRGOConsta de dos túneles perpendiculares de 3 Km de longitud por el interior de los cuales circula un rayo láser que puede medir la longitud de los túneles con una precisión nanométrica. Si una serie de ondas gravitacionales procedentes de la fusión de dos Agujeros Negros pasa por el detector, primero por un brazo y luego por otro, las longitudes de los túneles variarían ligeramente y los sensores de interferometría notarían esa variación.

Y lo han hecho.

En 2.017 se detectó una serie de ondas gravitacionales procedentes de la fusión de dos Agujeros Negros Estelares a más de 1 Gal de distancia.

El fenómeno fue muy breve, apenas duró una fracción de segundo, pero en los datos captados se pudo determinar que fue debido a la fusión de dos Agujeros Negros de 25 y 30 masas solares que fueron orbitando el uno alrededor del otro a una increíble velocidad de casi 150 Mm/s, la mitad de la velocidad de la luz. Después los dos agujeros se fusionaron y quedaron convertidos en uno solo.

¿Puede esto explicar que fue así como se formaron los Agujeros Negros Supermasivos?

La verdad es que no. La mayoría de los Agujeros Negros Supermasivos son muy antiguos, de apenas 1 Ga dBB. Si los Agujeros Negros Estelares no empezaron a existir hasta la explosión de las primeras estrellas masivas, es imposible que en menos de un Ga se lleguen a fusionar los cientos de millones de Agujeros Negros Estelares necesarios para formar un Agujero Negro Supermasivo con 6.000 Millones de masas solares.

A no ser que en el inicio del Universo también existieran Agujeros Negros mucho más grandes que los estelares.

Esa es mi opinión, que el Universo, en el momento del Big Bang, era una cantidad muy grande de materia metida en un volumen muy pequeño.

Y ESO es un Agujero Negro.

Al expandirse el Universo, el Agujero Negro Original empezó a expandirse, pero al no poder hacerlo con tanta rapidez se rasgó en diez billones de fragmentos que se convirtieron en los Agujeros Negros Supermasivos alrededor de los cuales posteriormente se formarían las galaxias. Todo ello está explicado más extensamente en El Big Bang y los Agujeros Negros.

Semillas de Agujeros Negros

Existen los Agujeros Negros Estelares, millones en cada galaxia, y los Agujeros Negros Supermasivos, uno en el centro de cada galaxia.

Se ha propuesto que tal vez en el inicio del Universo sí existieran Agujeros Negros Masivos, más grandes que los estelares pero menos que los supermasivos, y que  éstos últimos se hayan formado a partir de la fusión de aquellos.

Los astrónomos han bautizado a estos hipotéticos objetos como Semillas de Agujeros Negros.

Y es posible que ya hayamos localizado uno.

Galaxia NGC 2276A 100 Mal de la Tierra se encuentra NGC 2276, una galaxia espiral en la que se ha detectado una intensa emisión de radio. Al superponer el mapa radioeléctrico y el mapa óptico se encontró que alrededor de la fuente de emisión había una zona oscura, sin estrellas.

Tras un estudio más exhaustivo se ha determinado que el origen de la emisión es un Agujero Negro de unas 50.000 masas solares, en el que está cayendo con rapidez una gran cantidad de materia. La llegada de toda esa materia al Horizonte de Sucesos genera unas intensísimas emisiones de rayos Gamma, X, Luz y Radio. La presión lumínica ha barrido el polvo estelar en varios años·luz a la redonda.

En todo caso sería un Agujero Negro Masivo (no Supermasivo), pero eso no descarta que su origen haya sido un Agujero Negro Estelar que durante miles de millones de años se ha ido tragando grandes cantidades de polvo, asteroides, planetas, estrellas y hasta otros Agujeros Negros Estelares, llegando a un tamaño bastante grande (50.000 soles) pero no tan grande como los Agujeros Negros Supermasivos (6.000.000.000 soles). 

Agujeros Negros Masivos

La astrofísica Eva Noyola está buscando Semillas de Agujeros Negros en el interior de los Cúmulos Estelares.

Alrededor de la Vía Láctea orbitan más de 200 Cúmulos Estelares. Son esféricos y cada uno de ellos contiene millones de estrellas.

La distancia entre esas estrellas es unas 10 veces menor que entre las estrellas que nos rodean, y orbitan alrededor de su centro a muy altas velocidades, las más cercanas al centro unas 5 veces más rápido que en la periferia.

Noyola cree que en el centro de cada Cúmulo Estelar existe un Agujero Negro Masivo, con unas 50.000 masas solares.

Piensa que en el origen del Universo, antes de que se formaran las galaxias, se formaron cúmulos estelares y en cada uno de ellos aparecieron Agujeros Negros Estelares. Cuando éstos empezaron a chocar y fusionarse crearon Agujeros Negros Masivos. Después los Cúmulos Estelares empezaron a interactuar entre sí y se formaron Supercúmulos Estelares que, al fusionarse entre ellos formaron un Agujero Negro Supermasivo dando origen a las galaxias.

Fuentes de Radiaciones Gamma

En el Sur de Arizona se encuentra el VERITAS, Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System, una serie de antenas que detectan los Rayos Gamma procedentes del espacio.

Los Rayos Gamma se originan en las explosiones de Supernovas, en los Cuásares, las Magnetoestrellas.

Y cuando una gran cantidad de masa cae a un Agujero Negro, justo antes del Horizonte de Sucesos se produce tanta energía que emite gran cantidad de rayos Gamma.

El Astrofísico John Quinn ha cartografiado los Rayos Gamma procedentes de la Vía Láctea y ha descubierto que gran parte procede del plano galáctico. Pero la mayor cantidad se produce a lo largo de los 10 Kal más cercanos al centro de la Vía Láctea.

Él piensa que en la Vía Láctea aún quedan muchos Agujeros Negros Masivos orbitando el Agujero Negro Supermasivo del centro galáctico.

Entra la Materia Oscura

El Astrofísico Volker Bromm, intentando comprender el origen de los Agujeros Negros Supermasivos y las galaxias, ha utilizado un superordenador para programar una simulación virtual de cómo pudo producirse esa evolución.

Partiendo de la presencia de una gran cantidad de gas Hidrógeno, la simulación ha creado estrellas y Agujeros Negros Estelares, pero no se ha recreado la formación de Agujeros Negros Supermasivos ni galaxias. Las estrellas que se forman, al estallar, hacen que el gas espacial se esparza impidiendo que se concentre en nuevas grandes estrellas.

Ante su fracaso decidió añadir un nuevo componente: La Materia Oscura.

La Materia Oscura es una forma de materia que no interactúa electromagnéticamente, por lo que no emite luz, ni la detiene ni la refleja. Es totalmente transparente a la luz y cualquier onda electromagnética.

Pero sí interactúa gravitatoriamente, por lo que atrae a las masas igual que ella también es atraída por las masas de materia normal.

Hay cinco veces más Materia Oscura que Materia Visible, y por los efectos gravitatorios que produce se ha podido componer un mapa de las zonas del Universo donde es más o menos denso.

Mapa de la Materia OscuraSe ha descubierto que, a gran escala, la Materia Oscura forma una estructura de filamentos gigantescos que se entrelazan en las tres dimensiones espaciales. Y superponiendo esta estructura a mapas de las galaxias visibles se ha comprobado que las galaxias se mantienen sujetas a esos filamentos.

Bromm ha introducido la Materia Oscura en la simulación informática y al ejecutarla ha comprobado que entonces la Materia Visible SÍ se une en gigantescas concentraciones de gas de hasta 100.000 o 1 Millón de Masas Solares, creando Gigantes Azules que consumen una inmensa cantidad de energía en muy poco tiempo y que al estallar dejan tras sí gigantescos Agujeros Negros Masivos. La simulación muestra que estas Semillas de Agujeros Negros se atraen poderosamente y en poco tiempo llegan a unirse formando los primeros Agujeros Negros Supermasivos que dieron origen a las galaxias.

Si la simulación se corresponde con la realidad, entonces habremos podido descubrir el verdadero origen de los Agujeros Negros Supermasivos y las Galaxias.

En mi opinión

Como habreis visto por mis comentarios, yo creo que los Agujeros Negros Supermasivos se originaron durante los primeros momentos del Big Bang. Los Agujeros Negros Estelares se formaron DESPUÉS del estallido de las primeras supernovas, al menos varios cientos de millones de años más tarde.

La fusión entre MUCHOS Agujeros Negros Estelares puede dar lugar a Agujeros Negros Masivos de 50.000 masas solares, no Supermasivos de 6.000 millones. Y NO son Semillas de Agujeros Negros Supermasivos.

Ver Ficha de En Busca de los Agujeros Negros Perdidos de la serie Desmontando el Cosmos

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