microcuásar

En lo profundo de la constelación de Cáncer, a 3,5 mil millones de años luz de la Tierra, un reloj de péndulo está marcando el tiempo. Ese péndulo es un segundo agujero negro que orbita alrededor de otro mucho más masivo.

Un pequeño monstruo se esconde en una galaxia enana, y su vecino lo alimenta. La galaxia satélite se fusiona lentamente con una compañera masiva, y el gas de las regiones exteriores cae hacia el centro, donde se encuentra un agujero negro. No es grande según los estándares del universo: solo de ochocientas a cinco mil masas solares, pero su apetito es voraz.

En el centro de una galaxia enana ultracómpacta (un sistema estelar muy denso de decenas de años luz de tamaño) funciona una aspiradora. Solo que en lugar de polvo, aspira el gas que expulsan las estrellas moribundas. Ese gas no se dispersa, sino que se arremolina en un embudo: un disco en rotación que poco a poco se asienta sobre el agujero negro.

La regla para medir el disco invisible no se aplica directamente sobre él, sino a través de todo el universo. La luz de un cuásar lejano, gas incandescente que gira alrededor de un agujero negro supermasivo, atraviesa en su camino hacia nosotros una galaxia que actúa como lente.

Un agujero negro de 35 000 masas solares navega a través del gas de la galaxia como una barcaza entre la niebla. La gravedad del agujero amontona la materia que tiene delante, y detrás se forma una estela densa: una corriente de gas en la popa. Parte de ese gas es atraído hacia el agujero, que así va creciendo.

Alrededor de una estrella recién encendida gira un remolino de polvo y gas. Ese remolino — el disco protoplanetario — crece absorbiendo materia de la nube circundante.

En el centro de nuestra galaxia vive el agujero negro supermasivo Sagitario A*. Si un compañero invisible gira a su alrededor, su danza se puede notar por la luz de otras estrellas. La gravedad de este par actúa como una lente: cuando los agujeros negros pasan frente a una estrella de fondo, su luz se amplifica momentáneamente y se duplica.

La colisión de galaxias se asemeja a una danza lenta en la que dos compañeros se van acercando gradualmente. En el centro de cada una se esconde un agujero negro supermasivo —un volante invisible con una masa de millones o miles de millones de soles.

Un disco de gas con un peso de cuatrocientos mil soles rodea al agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea. Su atracción actúa como un timón gravitacional: lenta pero inexorablemente, gira las órbitas de las estrellas binarias, empujándolas hacia la región donde las fuerzas de marea desgarran la pareja.

El viento más rápido del Universo viaja a 0,58 veces la velocidad de la luz. Cubre la distancia de la Tierra a la Luna en dos segundos. Este viento no es un chorro, sino un amplio flujo de gas que irrumpe desde el centro de la galaxia.

Ochocientos millones de años después del Big Bang, y en el corazón de una joven galaxia ya late un motor monstruoso. Un agujero negro de diez mil millones de masas solares devora materia con tanta avidez que su radiación debería eclipsar todo a su alrededor. Pero afuera reina el silencio.

Setenta y dos discos protoplanetarios — capullos giratorios de gas y polvo, repletos de polvo cósmico y gas — quedaron bajo la mira del instrumento MIRI a bordo del JWST.

El colapso del núcleo de una estrella se parece a la compresión de un muelle: la materia cae hacia dentro y en el centro nace una estrella de neutrones. Pero la caída nunca es perfectamente uniforme. En las capas exteriores hirvientes, los remolinos aleatorios transmiten rotación al gas que cae — y alrededor del objeto central se arremolina un disco.

3 milisegundos antes de la fusión. Un enorme agujero negro, girando a una velocidad frenética, atrae hacia sí una estrella de neutrones: una esfera del tamaño de una ciudad, pero con una masa de una vez y media la del Sol.

Una rama cae en un remolino. Gira y se rompe, pero a veces del centro sale una potente fuente de agua. Algo parecido ocurre cuando un agujero negro despedaza una estrella que pasa cerca, y a veces después de eso un deslumbrante chorro de plasma —un jet— se dispara al espacio.

Un enjambre de partículas diminutas e invisibles —como una nube de polen— se desplaza por el espacio. En su camino aparece un agujero negro. Algunas partículas caen en él y desaparecen para siempre; otras rodean la trampa y continúan su viaje. Los físicos han trazado un mapa que muestra cuánta materia será engullida y cuánta sobrevivirá.

En el centro de un cúmulo estelar denso reina una auténtica fragua: aquí las estrellas, como piezas al rojo vivo, chocan y se fusionan bajo la acción de la gravedad, y estas fusiones no son una catástrofe, sino una oportunidad. Cada golpe del martillo estelar transfiere rotación al futuro agujero negro.

En 1933, Fritz Zwicky habló por primera vez de una masa invisible que mantenía unidos los cúmulos de galaxias. Décadas después, Vera Rubin trazó el mapa de la rotación galáctica, revelando la presencia fantasmal de la materia oscura.

Los detectores de ondas gravitacionales registraron una señal extraña: GW241011. Dos agujeros negros se fusionaron, pero la pareja parecía inusual: uno de ellos era aproximadamente tres veces más ligero que el otro y, además, el sistema en su conjunto rotaba rápidamente. Esa combinación es un visitante poco frecuente en los catálogos.

En la constelación del Águila, a unos 40 mil años luz de nosotros, funciona uno de los aceleradores naturales más potentes de la Galaxia. Se trata del microcuásar GRS 1915+105, un par formado por una estrella normal y un agujero negro.

Dos imanes chocan en una habitación oscura, se pegan formando un bulto y se oye un golpe sordo. Más o menos así se comportan los agujeros negros, solo que en lugar de imanes tienen carga eléctrica y en lugar del golpe, una ráfaga de ondas gravitacionales.

Durante veintitrés años, el Hubble y el James Webb han estado observando el corazón de Omega Centauri, un cúmulo globular donde millones de estrellas se apiñan en un espacio de ciento cincuenta años luz de diámetro.

Una gota de helio frío pasa peligrosamente cerca de un agujero negro. Pero no es una gota cualquiera: es una estrella muerta del tamaño de la Tierra, aunque con una masa comparable a la del Sol.

Imagine un funambulista balanceándose sobre un abismo. Cada paso cambia la tensión de la cuerda, y el más mínimo desplazamiento del centro de gravedad puede ser fatal. Así se asemeja el baile de una estrella común солнцеподобной alrededor de un чёрной дыры de diez masas solares, si la órbita es muy alargada.

En el silencioso teatro del cosmos, la obra de la vida de una estrella transcurre durante miles de millones de años. Pero a veces un director invisible se cuela en el escenario: un agujero negro primordial.

Lanza una piedra a un estanque y verás ondas. Algo similar ocurre dentro de los cúmulos compactos de materia oscura cuando se encuentran en un medio especial: el campo escalar. Este campo, que lo impregna todo, puede amplificarse espontáneamente en el interior de estos objetos, como si las ondas en el agua se hicieran cada vez más altas y visibles.

Las parejas de agujeros negros antes de fusionarse bailan en tres estilos diferentes. El primero es un vals cuidadoso: los objetos giran en la misma dirección, como compañeros mirando hacia el mismo lado. Estas parejas nacen de estrellas binarias y a menudo tienen masas desiguales. El segundo es un disco caótico: las rotaciones están dispersas, las masas son casi iguales.

Una aspiradora potente no solo succiona el polvo, sino también su propia bolsa. Algo así se comporta un agujero negro en el centro de un «punto rojo»: una galaxia lejana donde el brillo no proviene del agujero en sí, sino de su denso abrigo de gas. Ese abrigo es tan grueso que recuerda a una estrella fría hinchada.

Un reflector ilumina una sala oscura. Entre la lámpara y la pared flota una lente invisible, y el punto de luz se vuelve más brillante por un instante, se desplaza ligeramente. Esto es exactamente lo que el telescopio DECam, apuntando a la Gran Nube de Magallanes, la galaxia satélite de nuestra Vía Láctea, estuvo buscando durante cinco noches consecutivas.

Una estrella masiva colapsa y nace un agujero negro, rodeado por un disco de plasma incandescente. Para que de este disco emerjan estrechos chorros —jets—, se necesita un campo magnético ordenado. Pero en el interior de la estrella está enredado.

Dos agujeros negros, girando uno alrededor del otro, se comportan como un bote que rema con estrellas. Cada estrella que pasa es expulsada, como una palada de remo, y transfiere impulso al par. Durante mucho tiempo se pensó que esto simplemente los acerca.

En el Universo temprano, los cúmulos estelares eran tan densos que nacían gigantes del tamaño del Sistema Solar. Si uno de estos colosos estuviera en lugar del Sol, su borde llegaría hasta Júpiter. A veces, estas estrellas engullían pequeños agujeros negros.

El gas que cae hacia un agujero negro gira en espiral, como el agua en un remolino. En esa corriente, constantemente se crean y se rompen lazos magnéticos, similares a las erupciones solares, pero mucho más potentes. Cada lazo es un pequeño imán que vive su propia vida. Cuando hay muchos, empiezan a influirse mutuamente: sus polos norte y sur se atraen y se repelen.

Dos estrellas giran alrededor de un centro común, absorbiendo gas de la nube circundante. Alrededor de cada estrella y alrededor de todo el par se forman discos de gas en rotación. De estos discos, como de mangueras, brotan chorros. Dentro de los discos, el gas se mezcla constantemente: así funciona la inestabilidad magnetorrotacional.

El enigma del rápido crecimiento de los agujeros negros en el universo joven podría explicarse con las quasiestrellas. Son gigantescos capullos de gas con un agujero oculto en su interior. La materia que cae en él se calienta y emite tanta luz que impide que el capullo colapse. Tal objeto pesa miles de soles y brilla más que toda una galaxia.

En la nube de gas que queda tras la explosión de una estrella (lo que llamamos remanente de supernova), los astrónomos descubrieron una gigantesca letra S luminosa. Fue creada por dos chorros de materia ardiente, expulsados durante la catástrofe.

Un chorro de agua de una manguera que golpea una pared se esparce hacia los lados. Del mismo modo se comportan los chorros astrofísicos: estrechos flujos de plasma expulsados desde las cercanías de agujeros negros o estrellas jóvenes.

Dos estrellas tenues giran tan cerca que una arranca materia de la otra, como una cuchara que retira con cuidado la espuma del caldo. Los astrónomos han calculado por primera vez el destino de estas parejas: las enanas ultrafrías y las enanas marrones, los habitantes más fríos y apagados de la galaxia. Antes se pensaba que el intercambio de masa entre ellas era imposible: demasiado frágiles.

Una estrella de materia oscura es un océano invisible de partículas ultraligeras, cuya existencia sospechó Fritz Zwicky ya en los años 1930. En este océano se sumerge una estrella de neutrones — una bolita diminuta pero increíblemente pesada. La fricción con la materia oscura, como con el agua, acelera su caída hacia el centro.

Una manguera de jardín lanza un potente chorro de agua. Si la aprietas un poco o la sacudes, el chorro empieza a serpentear como una serpiente y las salpicaduras vuelan en todas direcciones. Algo similar ocurre con los gigantescos chorros de plasma que expulsan los agujeros negros.