agujeros negros de colapso directo

En una galaxia lejana, la luz del gas incandescente debería revelar su composición. El telescopio James Webb descompuso esa luz en un espectro, y los astrónomos vieron que las líneas de oxígeno eran demasiado débiles.

El nacimiento de una luna es un accidente cósmico. Dos planetas jóvenes chocan y una nube de escombros incandescentes gira alrededor del mundo superviviente. De ese disco, como de arcilla en un torno de alfarero, con el tiempo se forma un satélite. Así apareció probablemente nuestra Luna.

Un agujero negro no permanece en silencio. Tras una perturbación, suena como una campana, y ese sonido son sus modos cuasinormales (oscilaciones amortiguadas).

El cosmos se asemeja a una tela de seda con hilos de una red oscura que sobresalen. Las verdaderas telas las vemos solo como pequeños retazos — a través de telescopios, en catálogos reales de galaxias.

Una estrella ha agotado su combustible y se contrae rápidamente bajo su propio peso. Según las ideas clásicas, colapsa en un punto de densidad infinita: la singularidad. Pero, ¿y si la naturaleza no tolera los infinitos? En los modelos de agujeros negros regulares, en el centro no surge una singularidad, sino un núcleo denso de materia desconocida.

La fusión de dos agujeros negros no es solo una danza silenciosa, sino un acto grandioso tras el cual el propio espacio-tiempo vibra durante largo tiempo. Estas oscilaciones amortiguadas —los modos cuasi-normales— se asemejan al tañido de una campana colosal. Pero hay otro eco: apenas perceptible, casi fantasmal.

Cuando el JWST escudriñó el joven Universo a corrimientos al rojo de 6–10, descubrió un enjambre de misteriosos 'pequeños puntos rojos' (LRD). Estos objetos combinaban rasgos de galaxias y núcleos activos, pero sus espectros se negaban a encajar en los esquemas habituales.

El telescopio espacial James Webb se asomó a la época en que el universo tenía menos de mil millones de años y descubrió allí cientos de objetos extraños. Diminutos pero deslumbrantemente brillantes, resplandecían con un rojo profundo, como brasas incandescentes esparcidas sobre el terciopelo negro del cosmos.

Con ayuda del telescopio James Webb, los astrónomos se asomaron a un antiguo cuásar — el deslumbrante corazón de una galaxia, donde un agujero negro gigante succiona materia. Resultó que no solo destruye, sino que también crea: sus potentes chorros y ondas de choque actúan como un auténtico molino cósmico.

Solo unos pocos cientos de millones de años después del Big Bang, en el océano invisible de la materia oscura ya se estaban formando gigantescos agujeros negros. Nacían de la materia misma, sin ayuda de estrellas. Este mecanismo, basado en las ecuaciones de Lemaître, explica su aparición temprana.

Cuando una estrella masiva estrella agota su combustible, el colapso del núcleo puede generar una supernova y una estrella de neutrones, pero si la masa es suficiente, nada detiene la compresión: nace un agujero negro.

Las gotas de un grifo mal cerrado marcan un ritmo claro. Un ritmo similar, pero a escala cósmica, han descubierto los astrofísicos: la formación de agujeros negros primordiales —objetos diminutos nacidos en los primeros instantes tras el Big Bang— tampoco es caótica, sino estrictamente acompasada.

Una estrella con un peso de cien mil soles vive de forma brillante y breve. Su final es un colapso rápido en un agujero negro. Pero justo antes del final, logra envolverse en un denso capullo de gas. Son precisamente estos capullos los que el telescopio James Webb distingue alrededor de objetos misteriosos: los 'pequeños puntos rojos'.

En el borde de nuestra galaxia, mucho más allá del familiar disco estelar, el telescopio Subaru ha vislumbrado algo inesperado: una nube estelar dispersa que se extiende por el cielo cubriendo un área de cien grados cuadrados.

El agua en una tetera, mientras hierve, se divide claramente en líquido y vapor. Pero bajo una presión enorme, la frontera desaparece: la sustancia entra en un estado supercrítico, ni una cosa ni la otra, sino algo intermedio. Los agujeros negros también pueden hacer esto.

El telescopio espacial James Webb ha observado antiguas galaxias, en cuyo interior crecen agujeros negros demasiado grandes para una edad tan temprana tras el Big Bang. No habría habido tiempo suficiente para un crecimiento normal, así que debieron formarse de otra manera.

En una nube oscura donde aún no brilla ninguna estrella, el gas comienza a contraerse hacia un centro común. Así nacen las estrellas más masivas de la Galaxia: aquellas que pesan decenas de veces más que el Sol. Los astrónomos apuntaron radiotelescopios hacia la nube SDC335.579-0.292 y vieron cómo las moléculas de gas se alinean en corrientes que caen hacia adentro.

El Universo se expande cada vez más rápido, y los científicos culpan a la energía oscura. Su origen se explica de una nueva manera: la energía oscura no es eterna, sino que surge solo después de que la materia oscura se agrupa en grumos, las futuras galaxias. El mecanismo funciona como una bomba que se enciende cuando la presión cae.

El cuerpo helado Arrokoth se parece a un muñeco de nieve: dos esferas unidas entre sí. Hay muchos objetos de dos cabezas más allá de la órbita de Neptuno, en el cinturón de Kuiper. Durante mucho tiempo se pensó que se formaban por la colisión lenta de dos cuerpos separados. Una nueva simulación muestra otro camino.

Un agujero negro común es un pozo sin fondo del que ni siquiera la luz puede escapar. Sin embargo, físicos han encontrado una manera de convertir ese pozo en un túnel transitable: un agujero de gusano.

El telescopio James Webb observó el universo primitivo y vio multitud de misteriosos puntos rojos. Su brillo no se parecía ni a las galaxias ni a las estrellas habituales. La respuesta fue inesperada: son agujeros negros en crecimiento, nacidos sin pasar por la etapa estelar.

El universo temprano se parecía a una obra en construcción, donde en vez de levantar pisos lentamente se usaban bloques prefabricados. Esos bloques fueron los agujeros negros primordiales, nacidos en las primeras fracciones de segundo tras el Big Bang.

Un trozo de carbón común, si se deja bajo el sol abrasador, simplemente se calienta. Pero si lo llevamos al espacio y lo acercamos al Sol a una distancia veinte veces menor que la de la Tierra, no resistirá ni unos minutos. Algo así les ocurre a los asteroides oscuros, ricos en carbono.

El cielo nocturno parece lleno de estrellas, pero entre ellas se esconden nubes de gas donde no ha brillado ni una sola estrella. Estos objetos se denominan galaxias oscuras: contienen suficiente gas, pero este está demasiado disperso y frío como para colapsar y formar astros.

El telescopio James Webb detectó en el Universo temprano «puntos rojos»: objetos densos de decenas de años luz. El análisis espectral de su luz mostró que es el color del hidrógeno. Pero en rayos X son casi invisibles, como un potente reflector envuelto en una cortina de gas de múltiples capas.

Recién nacido tras el Big Bang, el universo burbujeaba como un refresco recién servido. Todo el espacio estaba lleno de burbujas: regiones de nuevo vacío, el mismo que obedece al Modelo Estándar, desplazaban el anterior estado inestable.

Justo después del Big Bang, en el plasma caliente flotaban agujeros negros primordiales — masas colosales comprimidas en un volumen atómico. Según Hawking, se evaporaban lentamente, emitiendo radiación como diminutas estufas. Pero ese calor no se disipaba sin dejar rastro: al caer en densos grumos del plasma, los empujaba a contraerse.

Ya Vera Rubin descubrió que las estrellas en los bordes de las galaxias se mueven demasiado rápido, como si las sujetara una telaraña invisible. Y Fritz Zwicky fue el primero en sospechar que en los cúmulos de galaxias se esconde una enorme masa invisible.

El disco estelar de la Vía Láctea es como una brillante veleta, y la materia oscura es la nube invisible a su alrededor. Por primera vez se ha medido su forma con precisión.

Una esfera de polvo homogéneo comienza a contraerse bajo su propia gravedad. En su interior, como una burbuja salvavidas, se infla una región con presión negativa: la burbuja de de Sitter. Esta se expande, se desacelera justo en el borde de la caída y se congela en el radio de Schwarzschild.

El 23 de noviembre de 2023, los detectores LIGO, Virgo y KAGRA captaron una onda gravitacional procedente de la fusión de dos agujeros negros con masas de 137 y 103 masas solares.