Un agujero negro es un objeto astronómico con una fuerza gravitacional tan fuerte que nada, ni siquiera la luz, puede escapar de él. La «superficie» de un agujero negro, llamado horizonte de sucesos, establece el límite en el que la velocidad necesaria para evitarlo excede la velocidad de la luz, que es el límite de velocidad en el cosmos. La materia y la radiación quedan atrapadas y no pueden salir.

Se han estudiado ampliamente dos clases principales de agujeros negros. Los agujeros negros de masa estelar, de tres a docenas de veces la masa del Sol, se encuentran dispersos por nuestra galaxia, la Vía Láctea, mientras que monstruos supermasivos que pesan entre 100.000 y miles de millones de masas solares se encuentran en los centros de la mayoría de las galaxias grandes, incluyendo la nuestra.

Los astrónomos han teorizado durante mucho tiempo sobre la existencia de una tercera clase llamada agujeros negros de masa intermedia, que pesan entre 100 y más de 10,000 masas solares.

Aunque se han identificado un puñado de candidatos mediante evidencia indirecta, el ejemplo más concreto hasta la fecha se observó el 21 de mayo de 2019, cuando el Observatorio de Ondas Gravitacionales del Interferómetro Láser (LIGO) de la Fundación Nacional. US Science, ubicada en Livingston, Louisiana y Hanford, Washington, detectó ondas gravitacionales de una fusión entre dos agujeros negros estelares. Este evento, llamado GW190521, creó un agujero negro que pesaba 142 soles.

Un agujero negro en forma de estrella se forma cuando una estrella de más de 20 masas solares se queda sin combustible en su núcleo y colapsa por su propio peso.

El colapso desencadena una explosión de supernova que expulsa las capas externas de la estrella. Pero si el núcleo triturado contiene más de tres veces la masa del Sol, ninguna fuerza podrá evitar que colapse en un agujero negro. Se sabe poco sobre el origen de los agujeros negros supermasivos, pero se sabe que existen desde los primeros días de la vida de una galaxia.

Una vez formados, los agujeros negros crecen a partir de la acumulación de materia que atrapan, incluido el gas de las estrellas vecinas e incluso de otros agujeros negros.

En 2019, los astrónomos capturaron la primera imagen de un agujero negro usando el Event Horizon Telescope (EHT), en una colaboración internacional que conectó ocho radiotelescopios terrestres bajo una sola antena del tamaño de la Tierra. El agujero negro supermasivo está en el corazón de una galaxia llamada M87, ubicada a unos 55 millones de años luz de distancia, y pesa más de 6 mil millones de masas solares. Su horizonte de eventos se extiende tanto que podría cubrir gran parte de nuestro sistema solar más allá de los planetas.

Otro hito importante en el estudio de los agujeros negros ocurrió en 2015, cuando los científicos detectaron por primera vez ondas gravitacionales, las mismas ondas en la estructura del espacio-tiempo que Albert Einstein había predicho un siglo antes, en su teoría general de la relatividad. . LIGO detectó las ondas de un evento que ocurrió hace 1.300 millones de años, conocido como GW150914, en el que dos agujeros negros giraron uno alrededor del otro en una espiral mientras se fusionaban. Desde entonces y a través del estudio de ondas gravitacionales, LIGO y otras instalaciones han observado numerosas fusiones de agujeros negros.

Sin embargo, estas son técnicas nuevas y emocionantes: los astrónomos han estado estudiando los agujeros negros durante décadas a través de los diversos espectros de luz que emiten. Aunque la luz no puede escapar del horizonte de eventos de un agujero negro, las enormes ondas gravitacionales en su vecindad hacen que la materia cercana se caliente millones de grados y emita ondas de radio y rayos X. Parte de la materia que orbita aún más cerca del Pueden liberarse horizontes de eventos, formando chorros de partículas que se mueven cerca de la velocidad de la luz, emitiendo ondas de radio, rayos X y rayos gamma. Los chorros de materia de los agujeros negros supermasivos pueden abarcar cientos de miles de años luz.

Los telescopios espaciales Hubble, Chandra, Swift, NuSTAR y NICER de la NASA, así como los instrumentos de otras misiones, continúan observando los agujeros negros y sus entornos para que podamos aprender más sobre estos objetos enigmáticos y su papel en la evolución de los agujeros negros. galaxias y el universo.