Los agujeros negros son los objetos más extravagantes de la teoría de la relatividad con la que Einstein explicó el funcionamiento del universo. Pero la teoría no lo explicaba todo, hay cosas que todavía no entendemos y estudiar estos objetos puede ayudarnos a comprenderlas.

Este domingo se cumplen tres años de la primera imagen real de un agujero negro supermasivo tomada por un equipo internacional de más de 200 investigadores con el Telescopio Horizonte de Sucesos (EHT).

La fotografía, publicada el 10 de abril de 2019, mostraba el agujero negro supermasivo –ocho veces más grande que el Sistema Solar– que hay en el centro de Messier 87 (M87), una galaxia masiva situada en el cercano cúmulo de galaxias Virgo, a 55 millones de años luz de la Tierra.

La imagen, grabada en nuestra retina como un inmenso anillo naranja, reflejaba la tremenda fuerza del campo magnético que rodea a ese monstruo gravitacional, y demostraba que Einstein tenía razón y que los objetos que predijo en la teoría de la relatividad eran reales.

Aquella imagen abrió una nueva oportunidad para seguir estudiando estos enigmáticos objetos y, lo que es más importante, para ir un paso más allá y probar si la teoría de la relatividad también funciona en caso extremos como los agujeros negros.

Estudiar la gravedad

Uno de los coordinadores del equipo que consiguió esa histórica imagen fue el investigador del CSIC en el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA), José Luis Gómez, quien desde entonces ha seguido observando el agujero negro y su campo magnético, muy cerca del horizonte de sucesos.

«Es la primera vez que logramos estudiar algo así» y que podemos observar cómo evoluciona el agujero y la materia de su entorno y «cómo se comporta la gravedad en las cercanías del horizonte de sucesos». Según la teoría de la relatividad, «la gravedad es una curvatura en el espacio-tiempo», apunta Gómez.

Gómez lo explica con un ejemplo: «Si estiras una sábana y le pones una pelota de baloncesto, la tela se curva. Y si después añades una canica, esta caerá junto a la pelota porque la sábana está curvada. La gravedad es algo similar, una curvatura en el espacio-tiempo», explica.

«En estos objetos, la gravedad es tan enorme que rompe la sábana. Siguiendo con el ejemplo anterior, sería como poner una bola de metal. Cuanto mayor sea la masa, mayor será la curvatura del espacio-tiempo; en un agujero negro, la curvatura es tan grande que acaba por ‘romper’ el espacio-tiempo. Por eso lo llamamos ‘agujero’; además ni siquiera la luz puede escapar, y por eso decimos que es negro».

Cuando se produce una ruptura en el espacio-tiempo es lo que los científicos llaman ‘singularidad’, que no es nada más que «un nombre muy rimbombante» para decir que en ese punto concreto del espacio-tiempo, las leyes de la naturaleza como la gravedad, que viene determinada por la ley de la relatividad general y la mecánica cuántica, que explica los procesos a escalas atómicas y subatómicas, no funcionan», resume el investigador.

Donde las leyes no sirven

Los científicos están convencidos de que en esa ‘singularidad’ y su entorno, o en el ‘horizonte de sucesos’ (la frontera que separa el agujero negro del resto del universo) es donde algún día serán capaces de combinar ambas teorías y acabar con esa ‘singularidad’, y descubrir qué pasa en ese punto.

Las imágenes obtenidas por el EHT en los últimos años están permitiendo comprobar si las teorías son ciertas, porque ayudan a entender cómo funciona la gravedad cuando la curvatura del espacio-tiempo es máxima, como ocurre en las cercanías del agujero.

«Observar en estas regiones de un agujero negro, las que llamamos regiones de campo fuerte, es donde podemos hacer pruebas para ver si las teorías están equivocadas o no», concluye el investigador del IAA.

El mayor telescopio del mundo

Para ello, el equipo de 200 personas que en 2019 captó la primera imagen de una agujero negro está formado ahora por más de 350 científicos –entre los que se encuentran los mayores expertos del mundo–, que no solo estudian el objeto de M87, sino otros como Sagitario A*, el agujero negro supermasivo situado en el centro de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea.

Para estas observaciones, el consorcio internacional utiliza el telescopio EHT, diseñado específicamente para capturar imágenes de agujeros negros.

Constituido por ocho radiotelescopios repartidos en puntos dispares como México, Hawai y Arizona (Estados Unidos), el desierto chileno de Atacama, la Antártida o el Pico Veleta de Sierra Nevada, en Granada, «el EHT es un telescopio virtual tan grande como toda la Tierra», destaca Gómez.