El universo es un lugar grande, realmente grande, y está lleno de objetos maravillosamente pesados. Los más pesados son los agujeros negros y las estrellas de neutrones. De hecho, pesan tanto que es casi imposible entender los números que se salen de la escala. He aquí una mirada más cercana a estos poderosos misterios.
Agujeros negros
Cuando la materia se apila en un espacio infinitamente denso, la atracción gravitatoria puede ser tan poderosa que nada escapa, incluida la luz. Eso es un agujero negro. Los científicos no pueden verlos, pero pueden observar su gigantesco impacto sobre los objetos y la materia cercanos. ¿Su conclusión? Los agujeros negros son una de las cosas más pesadas del universo.
Hay muchos tipos de agujeros negros. Los más comunes son los agujeros negros de masa estelar, que tienen una masa de tres a 20 veces la de nuestro sol. Eso es grande, pero los verdaderos pesos pesados son sus contrapartes supermasivas. Estos gigantes pueden ser miles de millones de veces más masivos que nuestro sol.
Para tener una perspectiva, el sol pesa unas 333.000 veces más que la Tierra (que a su vez pesa unos 13.000 millones de trillones de toneladas). Visto de otro modo, en el interior del sol cabrían unos 1,3 millones de Tierras.
Los científicos no comprenden del todo cómo se forman los agujeros negros supermasivos, pero creen que habitan en el centro de todas las galaxias, incluida nuestra propia Vía Láctea. He aquí algunos de los supermasivos más masivos que se conocen actualmente.
1. El agujero negro de la galaxia NGC 4889. Este goliat intergaláctico sin nombre es el actual campeón de los pesos pesados. Situado en la constelación de Coma Berenices, a unos 300 millones de años luz de la Tierra, tiene una masa 21.000 millones de veces mayor que nuestro sol. En comparación, el agujero negro supermasivo que se encuentra en el centro de nuestra Vía Láctea -Sagitario A*- es sólo de 3 a 4 millones de veces más masivo que el sol.
2. Agujero negro en el cuásar OJ 287. Este coloso supermasivo se encuentra a unos 3.500 millones de años luz y pesa 18.000 millones de soles. Forma parte de un cuásar, un objeto estelar muy luminoso que consiste en un agujero negro supermasivo rodeado por un disco de acreción de materia y gas en espiral. A medida que este material es absorbido por el agujero negro, se calienta, dando lugar a brillantes chorros de radiación.
Lo que hace que OJ 287 sea tan interesante son sus inusuales estallidos de luz, que se producen aproximadamente cada 12 años. El más reciente se produjo en diciembre de 2015. Los investigadores creen ahora que el agujero negro supermasivo del cuásar forma parte de un sistema binario con un segundo agujero negro supermasivo más pequeño que lo orbita. Cada 12 años, el compañero más diminuto (cuya masa se calcula que equivale a 100 millones de soles) se acerca lo suficiente como para atravesar el disco de acreción del agujero negro mayor y provocar la llamarada de luz.
3. Agujero negro en la galaxia NGC 1277. A unos 250 millones de años luz de distancia, en la constelación de Perseo, habita otro monstruo celeste que se calcula que es 17.000 millones de veces más masivo que nuestro sol. Extrañamente, este agujero negro supermasivo representa alrededor del 14 por ciento de la masa de su galaxia, una proporción mucho mayor que la observada en galaxias más típicas. Los investigadores creen que NGC 1277 puede representar un nuevo tipo de sistema de agujero negro-galaxia.
Sin duda, con el tiempo se descubrirán agujeros negros supermasivos aún más potentes. Un área que está madura para la exploración es la de los cúmulos de galaxias más grandes y radiantes del universo. Los científicos ya han encontrado varios en estas zonas con masas equivalentes a 10.000 millones de soles.
Estrellas de neutrones
Las estrellas mucho más masivas que nuestro sol (de tamaño medio) terminan su vida en una explosión de supernova. Dependiendo de su tamaño, ocurre una de estas dos cosas. Las mayores de estas estrellas implosionan por su propia y tremenda fuerza gravitatoria y se convierten en agujeros negros de masa estelar. Las estrellas más pequeñas que no son lo suficientemente masivas como para colapsar en agujeros negros acaban comprimiéndose en estrellas de neutrones ridículamente densas.
Estos restos de supernova ultracompactos miden sólo entre 10 y 12 millas de diámetro (más o menos el tamaño de una ciudad pequeña) pero tienen la masa de 1,5 soles. Eso los convierte en uno de los objetos más pesados del universo. Como señala Andrew Melatos, profesor de la Escuela de Física de la Universidad de Melbourne «Una cucharadita de estrella de neutrones pesaría alrededor de mil millones de toneladas». Eso equivale al peso de 3.000 edificios del Empire State.
Aquí están las más pesadas de las pesadas:
1. PSR J1614-2230. Situada a 3.000 años luz de distancia, esta estrella de neutrones de tamaño gigante tiene una masa de dos soles empaquetados en un espacio del tamaño del centro de Londres. PSR J1614-2230 es un púlsar, una estrella de neutrones que gira rápidamente y emite haces de radiación electromagnética que recorren el cielo como un faro. Ésta gira unas 317 veces por segundo. Se cree que muchas estrellas de neutrones comienzan como púlsares, pero con el tiempo se ralentizan y dejan de emitir ondas de radio. PSR J164-2230 tiene una compañera en órbita, una estrella enana blanca formada tras el colapso de una estrella de baja masa, menos de 10 veces la masa de nuestro sol.
2. PSR J0348+0432. Con sólo 19 kilómetros de diámetro, esta estrella de neutrones similar es también un púlsar con la masa de dos soles y tiene una compañera enana blanca en órbita.
Los científicos han observado recientemente una colisión de dos estrellas de neutrones situada a 130 millones de años luz en la galaxia NGC 4993. La colisión, bautizada como kilonova, se observó en agosto de 2017 y puede haber dado lugar a una estrella de neutrones hipermasiva (quizá la mayor jamás observada) o a un agujero negro.
Aprende más sobre la colisión en este vídeo.