Se cree que existe una en el centro de la Vía Láctea.

El hecho de que en el espacio existan campos gravitacionales tan infinitamente intensos como para atrapar cualquier materia y galaxias enteras es un tema que apasiona a los físicos después que Einstein formuló su "Teoría General de la Relatividad". A estas espectaculares regiones del espacio se le denominan "agujeros negros", término que fue acuñado en 1969 por el científico norteamericano John Wheleer.

Como ni siquiera la luz puede escaparse, detectar un agujero negro sería similar a buscar un gato negro en un sótano lleno de carbón. Sin embargo, fuera de su superficie, los objetos circundantes comenzarían a percibir un efecto de la fuerza gravitatoria y, por lo tanto, su presencia.

La comprensión sobre este fenómeno del universo fue abordada en la IV reunión internacional sobre "Mecánica Cuántica de Sistemas Fundamentales" que se realizó en el Centro de Estudios Científicos de Santiago. Luego que tal noticia saliera a la luz en las páginas de "El Mercurio", numerosos lectores quedaron también cautivados por esta misteriosa materia capaz de constituirse de una manera diferente a la ordinaria.

Comprender, no obstante, lo que representa un "agujero negro" para los investigadores que se introducen en este campo del conocimiento no es sencillo. Intentar lograrlo en pocas líneas requiere, necesariamente, remontarse en la historia de la ciencia. El doctor Miguel Lagos, físico teórico de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Chile, aportó al entendimiento de tan intrincado mundo de conceptos cuando se estudia la materia.


Espacio - tiempo

Cuando Einstein publicó la Teoría de la relatividad en 1916 estableció la ecuación que gobierna la evolución del universo, entendiendo por ello no sólo la materia como masa y la radiación, sino también las propiedades geométricas del espacio-tiempo que pueden ser modificadas.

En la superficie de la Tierra esta concepción es muy simple, perfectamente descriptible por la Ley de Gravitación Universal de Newton. Pero no ocurre así en el interior de los átomos y estrellas, en donde las partículas se mueven a velocidades cercanas a la de la luz y experimentan fenómenos que son absolutamente ajenos a nuestra experiencia cotidiana. El tiempo ya no es fijo, sino una variable más que se incorpora a los sucesos de la naturaleza.

Luego que Einstein formuló su teoría rápidamente los físicos de la época infirieron que su fórmula matemática tenía una solución anómala en ciertos puntos del espacio. Un campo gravitatorio tomaba un valor infinitamente alto. Einstein no dudó nunca de sus cálculos (impecables hasta hoy). Únicamente cabía la posibilidad de un suceso extraño en la naturaleza. Doce años más tarde, en 1928, Chandrasekhar, un estudiante de doctorado indio entregó otro elemento a este enigma, que tiempo después se comprobó que calzaba perfectamente con la existencia de "agujeros negros". ¿Cómo se llegó a esta conclusión? Hay que conocer el ciclo vital de una estrella, puesto que ellas tienen "vida, pasión y muerte", como solía decir Jorge Bellet, un extinto y brillante físico chileno que se marchó muy joven hace menos de un año.


Cuando el combustible se acaba

Un astro se forma cuando una gran cantidad de gas, principalmente hidrógeno, comienza a colapsar sobre sí mismo debido a su acción gravitatoria (el peso de su masa). Como consecuencia, se contrae y sus átomos empiezan a colisionar entre sí, cada vez con mayores velocidades y frecuencia, hasta que el gas se calienta. Con el tiempo, el gas estará a una temperatura tan alta que cuando sus átomos de hidrógeno choquen ya no saldrán rebotados, sino que se fundirán formando helio. El calor desprendido de la reacción controlada, similar a una bomba de hidrógeno, hace que una estrella brille. Pero también en este proceso aumenta la presión del gas hasta el punto de equilibrar la atracción gravitatoria de la estrella y ésta deja de contraerse. Se parece en cierta medida a un globo. Existe un equilibrio entre la presión interna del aire, que trata que el globo se hinche, y la tensión de la goma, que intenta disminuir el tamaño de éste. Finalmente las estrellas permanecerán estables en esa forma hasta llegar a consumir todo su hidrógeno y otros combustibles nucleares. Cuando ello sucede, comienza a enfriarse y, por lo tanto, a contraerse.

Chandrasekhar calculó y demostró que, una vez superada una cierta masa crítica, una estrella fría, de aproximadamente más de una vez y media la masa del sol, intensificaría su campo gravitatorio sin ser capaz de sostenerlo, con la consiguiente compactación de la materia. Si este limite es un poco inferior, un posible estado final sería una "enana blanca", una estrella en la cual se observan densidades que equivalen a toda la materia de un buque de guerra encerrado en una botella desechable de Coca Cola. Sin embargo, según el científico indio las estrellas masivas terminan siempre reducidas a un punto. Esta conclusión sorprendente fue el resultado de un cálculo teóricamente inobjetable, a igual que el de Einstein. Con todo, ambas predicciones eran curiosidades matemáticas. Incluso, Eddington, quien fue tutor de Chandrasekhar, se negó a creer en él. No podía, ciertamente, concebir una materia tan infinitamente condensada. Su discípulo recibió en 1983 el Premio Nobel.


Enigma resuelto

Esta relación entre sendas predicciones matemáticas calzaron y cobraron sentido cuando en 1939 un joven norteamericano la descubrió. Se trata nada menos que de Robert Oppenheimer, quien una década después fue el director del escalofriante "Proyecto Manhattan" que dio lugar más tarde a la primera bomba atómica. Claro está que después de la segunda guerra mundial el colapso gravitatorio fue ampliamente olvidado, ya que la mayoría de los científicos estaban compenetrados en el estudio de lo que sucede a escala atómica y nuclear. El trabajo de Oppenheimer acerca del universo sólo resurge en los años sesenta. Entonces se comprende el enigma no resuelto. Él mostró que un colapso de una estrella puede dar origen a un punto muy singular en el espacio con las mismas características anómalas de la fórmula de Einstein: los "agujeros negros".

La razón de este nombre reside -como decíamos- en que la densidad de la masa es tan extraordinariamente grande que nada puede escapar a su fuerza gravitatoria, ni siquiera la luz. No obstante, cualquier observador o nave que permaneciera fuera de la superficie del agujero no sería afectado. Sobrepasada dicha "censura cósmica", que puede tener un radio muy amplio, un astronauta, por ejemplo, sería estirado en su interior como un "spaghetti". El desafortunado sujeto caería al agujero sin retorno en un espacio-tiempo inimaginable.
Los "agujeros negros" son un caso, entre muy pocos en la historia de la ciencia, en el que la teoría se desarrolla en gran detalle como un modelo matemático antes de que haya ninguna evidencia a través de las observaciones de que aquélla es correcta.

¿Cómo entonces se pueden detectar esas regiones del espacio que se sabe que existen, pero no se pueden observar, puesto que por definición no emiten luz?

Los astrónomos han observado muchos sistemas en que una estrella gira alrededor de otra compañera invisible, atraídas entre sí por la fuerza de la gravedad. No se puede deducir fácilmente que su vecina es un agujero negro. También podría tratarse de una simple estrella demasiado débil para ser vista. Sin embargo, algunos sistemas de estrellas emiten radiaciones intensas y la mejor explicación de los científicos es que éstas se deben a las producidas por estrellas y galaxias que terminaron por ser fuertemente aceleradas hacia el interior de ese espacio infinitamente denso. Es como el último "grito" antes que sean "tragadas". Se tiene evidencias de este tipo de situaciones cósmicas en un sistema de estrellas conocido como "Cygues X -1", también en nuestra galaxia y en otras dos vecinas a las Nubes de Magallanes.

Se piensa incluso que el número de agujeros negros es muchísimo mayor, porque en la larga historia del universo muchas estrellas deben haber consumido todo su combustible nuclear y, por lo tanto, haberse colapsado. Más aun, se cuenta con alguna información que hace sospechar que existe un agujero de éstos mucho mayor, con una masa de aproximadamente 100 mil veces mayor a la del sol, en el centro de nuestra galaxia. Por suerte que las dimensiones del universo se pueden medir en años luz.