mucha masa en un volumen tan pequeño que existe un horizonte de eventos: una región de la que nada, ni siquiera la luz, puede escapar. Sin embargo, esto no significa necesariamente que los agujeros negros absorban la materia; simplemente gravitan. J. Wise/Georgia Institute of Technology y J. Regan/Dublin City University

Los agujeros negros son algunos de los objetos más extraños y maravillosos de todo el Universo. Con enormes cantidades de masa concentradas en un volumen extremadamente pequeño, inevitablemente se colapsan en singularidades, rodeadas de horizontes de eventos de los que nada puede escapar. Estos son los objetos más densos de todo el Universo. Cada vez que algo se acerca demasiado a uno, las fuerzas del agujero negro lo destrozarán; cuando cualquier materia, antimateria o radiación cruza el horizonte de eventos, simplemente cae hacia la singularidad central, haciendo crecer el agujero negro y aumentando su masa.

Todas estas propiedades sobre los agujeros negros son verdaderas. Pero hay una idea asociada que es ficción absoluta: los agujeros negros absorben la materia circundante dentro de ellos. Esto no podría estar más lejos de la verdad, y tergiversa completamente cómo funciona la gravedad. El mito más grande sobre los agujeros negros es que apestan. Aquí está la verdad científica.

tener un horizonte de eventos del que nada puede escapar, y para canibalizar a sus vecinos. Pero no hay ninguna «succión» que lo cause, simplemente la interrupción de la materia y una infall ocasional de material. Rayos X: NASA/CXC / UNH / D. Lin et al, Óptica: CFHT, Ilustración: NASA / CXC / M. Weiss

Tanto en principio como en la práctica, hay muchas formas diferentes de formar un agujero negro. Puedes tener una supernova go grande y masiva, donde el núcleo central implosiona y forma un agujero negro. Puedes presenciar la fusión de dos estrellas de neutrones, donde si cruzan un umbral de masa específico, darán lugar a un agujero negro recién formado. O podrías tener una gran colección de materia, ya sea una estrella supermasiva o una nube masiva de gas que se contrae, colapsándose directamente en un agujero negro.

Con suficiente masa en un volumen de espacio lo suficientemente concentrado, se formará un horizonte de eventos a su alrededor. Desde fuera del horizonte de sucesos, todavía puedes escapar si te alejas del agujero negro a la velocidad de la luz. Sin embargo, si estuvieras ubicado dentro del horizonte de eventos, incluso moviéndote a c, el límite máximo de velocidad cósmica, cualquier camino que pudieras tomar aún te conduciría hacia la singularidad central. No hay escape desde el horizonte de sucesos de un agujero negro.

todo lo que hay dentro del horizonte de eventos se reduce a una singularidad que, a lo sumo, es unidimensional. Ninguna estructura tridimensional puede sobrevivir intacta. Pregunte al Departamento de Física de Van / UIUC

si hay objetos fuera del agujero negro, sin embargo, todavía hay muchos problemas. Debido a que los agujeros negros son objetos tan masivos, cuando te acercas a uno, comienzas a experimentar fuerzas de marea significativas. Es posible que esté más familiarizado con las fuerzas de marea de la Luna y cómo interactúa con la Tierra.

Claro, en promedio, se puede tratar a la Luna como una masa puntual y a la Tierra como una masa puntual, separadas por la distancia relativamente grande de 380.000 kilómetros más o menos. Pero en realidad, la Tierra no es un punto, sino un objeto que ocupa un volumen real dado. Partes de la Tierra estarán más cerca de la Luna que otras; partes estarán más lejos. Las partes más cercanas experimentarán una atracción gravitacional mayor que la media; las partes más distantes experimentarán una atracción menor que la media.

habrá una fuerza que lo tire en la dirección de una masa gravitacional externa. Diferentes puntos a lo largo de ese objeto experimentarán fuerzas ligeramente diferentes, lo que resulta en una fuerza de marea neta: las diferencias entre la fuerza en los puntos individuales frente a la fuerza neta promedio en todo el objeto. Departamento de Oceanografía, Escuela Naval de Posgrado

Pero hay algo más que el hecho de que partes de la Tierra están más cerca y partes más lejos de la Luna. Como todos los objetos físicos, la Tierra es tridimensional, lo que significa que las áreas «superior» e «inferior» de la Tierra (desde el punto de vista de la Luna) serán atraídas hacia el interior, hacia el centro de la Tierra, en relación con las porciones ubicadas en el centro.

En total, si restamos la fuerza promedio experimentada por cada punto de la Tierra, podemos ver cómo todos los diversos puntos de la superficie experimentan las fuerzas externas de la Luna de manera diferente. Estas líneas de fuerza trazan las fuerzas relativas que experimenta un objeto y explican por qué los objetos que experimentan mareas se estiran a lo largo de la dirección de la fuerza y se comprimen perpendicularmente a la dirección de la fuerza.

a la fuerza neta media, mientras que los diferentes puntos alejados del centro experimentarán fuerzas netas diferenciales. Esto resulta en un efecto «espaguetifizante». Krishnavedala / Wikimedia Commons

Cuanto más se acerca a un objeto masivo, más grandes se vuelven estas fuerzas de marea; ¡las fuerzas de marea se hacen más grandes incluso más rápido que la fuerza gravitacional! Debido a que los agujeros negros son extremadamente masivos y extremadamente compactos, generan las mayores fuerzas de marea conocidas en el Universo. Esta es la razón por la que, al acercarse a un agujero negro, se encuentra «espaguetificado», o estirado en una forma delgada, similar a un fideo.

Basado en esto, es fácil ver por qué esperas que los agujeros negros te absorban: cuanto más te acerques a uno,más fuerte será la fuerza de atracción de la gravedad y más fuertes serán las fuerzas de marea que te destrozan.

siendo desgarrado por la interrupción de las mareas al acercarse a un agujero negro. Para un agujero negro de masa LHC, estas fuerzas son intrascendentes, ya que son insignificantemente pequeñas, pero para agujeros negros como el tipo en el centro de nuestra galaxia, las fuerzas de marea cerca del horizonte de eventos pueden ser enormes. ESO, ESA/Hubble, M. Kornmesser

Aún así, la idea de que te absorberás en un agujero negro sigue siendo un concepto erróneo, y algo extraordinario. Cada partícula que forma un objeto afectado por un agujero negro sigue sujeta a las mismas leyes de la física, incluida la curvatura gravitacional del espacio-tiempo generada por la Relatividad General.

Si bien es cierto que el tejido del espacio está curvado por la presencia de masa, y que los agujeros negros ofrecen la mayor concentración de masa en cualquier parte del Universo, también es cierto que la densidad de esa masa no importa cómo se curve el espacio. Si reemplazara al Sol con una enana blanca, estrella de neutrones o agujero negro de la misma masa exacta, la fuerza gravitacional que actúa en la Tierra no sería diferente. Es la masa total la que curva el espacio a tu alrededor; la densidad no tiene prácticamente nada que ver con ello.

cuadrícula, colocar una masa hacia abajo hace que lo que habrían sido líneas ‘rectas’ en su lugar se curven en una cantidad específica. En la Relatividad General, tratamos el espacio y el tiempo como continuos, pero todas las formas de energía, incluyendo pero no limitado a la masa, contribuyen a la curvatura del espacio-tiempo. Si reemplazáramos a la Tierra con una versión más densa, hasta e incluyendo una singularidad, la deformación espacio-tiempo mostrada aquí sería idéntica; solo dentro de la propia Tierra se notaría una diferencia. Christopher Vitale de Networkologies y el Instituto Pratt

Desde la distancia, un agujero negro es como cualquier otra masa en el Universo. Es solo cuando te acercas extremadamente, dentro de unos pocos radios Schwarzschild, que empiezas a notar las desviaciones de la gravedad newtoniana. Sin embargo, el agujero negro simplemente actúa como un atractor, y los objetos que se acercan a él harán las mismas órbitas que normalmente harían: un círculo, una elipse, una parábola o una hipérbola, a una muy buena aproximación.

Debido a las fuerzas de marea, los objetos que se acercan pueden desgarrarse, y debido a la materia que se acumula alrededor del agujero negro en forma de disco de acreción, puede haber efectos adicionales presentes: campos magnéticos, fricción y calentamiento. Parte de la materia, dadas estas interacciones adicionales, es probable que se ralentice y eventualmente sea tragada por el agujero negro, pero la abrumadora mayoría aún escaparía.

El agujero negro supermasivo en el centro del disco de acreción envía un chorro estrecho de materia de alta energía al espacio, perpendicular al disco. Un blazar a unos 4 mil millones de años luz de distancia es el origen de muchos de los rayos cósmicos y neutrinos de más alta energía. Solo la materia del exterior del agujero negro puede salir del agujero negro; la materia del interior del horizonte de sucesos nunca puede escapar. DESY, Laboratorio de Comunicación Científica

El hecho es que los agujeros negros no absorben nada; no hay fuerza que un agujero negro ejerza que un objeto normal (como una luna, un planeta o una estrella) no ejerza. Al final, todo es gravedad. La mayor diferencia es que los agujeros negros son más densos que la mayoría de los objetos, ocupan un volumen de espacio mucho menor y pueden ser mucho más masivos que cualquier otro objeto. Saturno podría estar bien orbitando nuestro Sol, pero si reemplazaras al Sol con el agujero negro en el centro de la Vía Láctea, un agujero negro que es unas 4.000.000 veces más masivo que el Sol, las fuerzas de marea serían lo suficientemente fuertes como para romper a Saturno en un anillo enorme, donde se convertiría en parte del disco de acreción del agujero negro. Dada la suficiente fricción, calentamiento y aceleración en presencia de los campos gravitacionales, eléctricos y magnéticos que genera toda la materia, eventualmente caería dentro y sería tragada.

acumula materia y acelera una parte de ella hacia el exterior en dos chorros perpendiculares, es un excelente descriptor de cómo funcionan los cuásares. La materia que cae en un agujero negro, de cualquier variedad, será responsable del crecimiento adicional tanto en masa como en el tamaño del horizonte de eventos del agujero negro. Sin embargo, a pesar de todos los conceptos erróneos que existen, no hay «absorción» de la materia externa. Marca A. Los agujeros negros de Garlick

solo parecen absorber la materia porque son tan masivos, y la combinación de fuerzas de marea y la materia ya presente alrededor del agujero negro puede desgarrar objetos externos, donde una cierta fracción de partículas desgarradas experimentará suficiente fuerza de arrastre para ser canalizada hacia el disco de acreción y, finalmente, hacia el propio agujero negro. Pero los agujeros negros serán comedores desordenados; la abrumadora mayoría de la materia que pasa cerca de un agujero negro será escupida de una forma u otra. Es solo la pequeña porción que cae dentro del horizonte de eventos la que hará que crezca.

Es la fricción, el calentamiento y la interacción de partículas cargadas en movimiento creando fuerzas electromagnéticas que pueden canalizar masa dentro del horizonte de eventos. Pero en ningún momento un agujero negro ejerce una fuerza de succión; solo uno gravitacional normal y corriente. Mark Garlick (Universidad de Warwick)

Si reemplazáramos cada masa en el Universo con un agujero negro de masa equivalente, y elimináramos todo el material de fricción como discos de acreción, muy poco sería absorbido en absoluto. La única fricción que experimentaría una partícula es debido a su emisión de radiación gravitacional a medida que se mueve a través del espacio-tiempo curvado generado por el agujero negro. Solo el material que se formó en el interior hasta tres veces el radio del horizonte de sucesos — del interior a la órbita circular estable más interna (ISCO) en la relatividad — sería inexorablemente «absorbido», debido al comportamiento de la propia teoría de Einstein. En comparación con lo que realmente cae en el horizonte de eventos en nuestra realidad física, estos efectos son insignificantes.

Al final, solo tendríamos la fuerza de gravedad y el espacio-tiempo curvado que resultaría de la presencia de estas masas. La idea de que los agujeros negros absorben cualquier cosa es el mayor mito sobre ellos. Crecen debido a la gravitación, y nada más. En este Universo, eso es más que suficiente.

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