Los agujeros negros son uno de los fenómenos más misteriosos y aterradores que pueblan el universo y, según un nuevo estudio, puede haber muchos más de los que creemos: Un total de 40 cuatrillones (40.000.000.000.000).
Los hallazgos aparecen en el primer estudio de una serie publicada en la revista académica The Astrophysical Journal, que se centra en la modelización de la función de masa de los agujeros negros de distintos tamaños, desde los estelares hasta los supermasivos.
¿Cuántos agujeros negros hay en el universo?
Es una pregunta difícil y que probablemente no pueda responderse a corto plazo. Pero no es el caso del universo observable, una vasta extensión del espacio que tiene un diámetro de aproximadamente 90.000 millones de años luz y que representa la mayor extensión del universo que podemos ver en la Tierra con todos los telescopios, sondas espaciales y otros métodos de observación de que disponemos actualmente.
Entonces, ¿cuántos agujeros negros hay en el universo observable?
Según los cálculos de este estudio, son 40 cuatrillones, también conocidos en notación científica como 40 x 10^18.
Pero eso no es todo.
Todos estos agujeros negros acumulan mucha materia en su interior a través de la acreción. ¿Pero cuánta materia es?
Según el estudio, los agujeros negros han absorbido alrededor del 1% de toda la materia ordinaria. Esto se refiere específicamente a la materia bariónica, que describiría la mayoría de las cosas que se encuentran en la vida cotidiana. La materia no bariónica se refiere a cosas como los electrones libres, los neutrinos y, sobre todo, los agujeros negros.
¿Cómo sabemos cuántos agujeros negros existen?
En pocas palabras, los científicos hicieron las cuentas.
Para determinar el número de agujeros negros en el universo observable y la cantidad de materia que han absorbido, los investigadores desarrollaron un nuevo método de cálculo. Para ello, evaluaron una serie de factores como la tasa de formación de estrellas, la cantidad de masa estelar y la metalicidad, es decir, la abundancia de metales que, en astronomía, se refiere a cualquier elemento más pesado que el hidrógeno y el helio.
Además, se basa en el uso de un código de evolución estelar y binaria para calcular la evolución de las estrellas. Este código de evolución se combina con datos e información sobre la formación de estrellas y el enriquecimiento y distribución de metales en galaxias individuales.
A continuación, todo ello se introduce en un modelo junto con el uso de las ecuaciones necesarias.
Es complicado, como mínimo. Pero también es innovador; un robusto y revolucionario “cálculo de la función de masa de los agujeros negros estelares a lo largo de la historia cósmica”, señaló en un comunicado el autor principal, el estudiante de doctorado Alex Sicilia, de la Escuela Internacional de Estudios Avanzados (SISSA) de Italia.
Y su complejidad se ve incrementada por su carácter multidisciplinar. Como señaló el supervisor de Sicilia, el profesor Andrea Lapi, se requirieron conocimientos sobre formación y evolución de galaxias, ondas gravitacionales y astrofísica estelar, entre otros.
¿Qué son los agujeros negros?
Los agujeros negros son, en pocas palabras, concentraciones masivas de gravedad tan fuertes que nada, ni siquiera la luz, puede escapar de ellos. Por ello, puede ser muy difícil detectarlos. De hecho, los científicos ni siquiera estaban seguros de que existieran hace 20 o 30 años. La única forma de saber que los agujeros negros existen es porque tienen una enorme atracción gravitatoria que influye en la materia circundante. En otras palabras, puede ser difícil ver un agujero negro, pero podemos ver cómo afecta a todo lo que le rodea.
La mayoría de los agujeros negros se forman cuando una estrella muere y su núcleo colapsa sobre sí mismo para formar una enorme concentración de gravedad. Con el tiempo, siguen acumulando materia y, aunque la luz y la materia no pueden escapar, sí emiten radiación y ondas de radio.
Hoy en día, nuestro conocimiento científico de los agujeros negros ha aumentado considerablemente y sabemos mucho más sobre ellos. Por ejemplo, los agujeros negros supermasivos -que, como su nombre indica, son absolutamente enormes- se encuentran en el centro de la mayoría de las galaxias espirales. Nuestra propia Vía Láctea no es una excepción, ya que el agujero negro supermasivo Sagitario A* se encuentra en el centro de la galaxia.
El reciente estudio también puede haber arrojado luz sobre otro misterio intergaláctico: El origen de los agujeros negros supermasivos.
¿Cómo se crean los agujeros negros supermasivos?
Aunque se conoce el origen de la mayoría de los agujeros negros, no está tan claro cómo se crean los agujeros negros supermasivos.
Se cree que los agujeros negros recogen material rápidamente del entorno y están rodeados por lo que se conoce como “disco de acreción”. Estos discos están formados por gases de alta temperatura que giran rápidamente y que emiten luz, aunque los propios agujeros negros no lo hacen.
Sin embargo, no está claro si esto es cierto, y nuestra comprensión de este proceso puede ser muy incompleta.
Esto es algo que muchos científicos, incluido un equipo de investigación internacional dirigido por la Universidad de Haifa que utiliza el telescopio espacial Hubble de la NASA, están tratando de responder.
Pero este estudio presenta una teoría.
En pocas palabras, se cree que los agujeros negros supermasivos se forman con una semilla, que se ha hipotetizado que se forma cuando las galaxias que nacen estrellas y experimentan supernovas ven que los gases migran hacia el interior del centro galáctico que, con el tiempo, se condensará y fusionará completamente hasta que se forme una semilla de agujero negro supermasivo. Es entonces cuando el agujero negro se hace más grande por acreción.
Eso ya se sabía, pero lo que los investigadores descubrieron fue la distribución de las semillas. Las semillas ligeras están distribuidas por todo el universo, pero ¿cómo se hacen más pesadas? Parece que es a través de las fusiones de cúmulos estelares y colapsos, que formarían semillas más pesadas. Estas semillas más pesadas, a su vez, son las que se utilizan para hacer crecer estos agujeros negros supermasivos.
En este momento, esto es muy teórico, pero es algo en lo que el equipo quiere centrarse a continuación en un próximo estudio. Sin embargo, nos acerca un poco más a la comprensión de los misterios de los agujeros negros y de cómo influyen e impactan en el universo que los rodea.