Los agujeros negros y los quasares son dos de las áreas más emocionantes (y en ocasiones desconcertantes) de la astronomía moderna. Por suerte para los astrónomos, ambos temas están relacionados. En este capítulo explico la conexión entre estos dos misterios y proporciono información sobre núcleos activos de galaxia, un grupo al que pertenecen los quasares.

Puede que nunca veas un agujero negro a través de tu telescopio, pero te garantizo que, cuando le digas a la gente que eres astrónomo, soltarán: “¿Qué es un agujero negro?”. Ya he mencionado los agujeros negros en el capítulo 11, pero en éste te ofrezco toda la información.

Mantente a distancia de los agujeros negros

Un agujero negro es un objeto en el espacio cuya gravedad es tan potente que ni siquiera la luz puede escapar de su interior. Por ese motivo, los agujeros negros son invisibles.

Puedes caer dentro de un agujero negro, pero aunque quisieras no podrías salir de él (y realmente querrías hacerlo). Ni siquiera puedes llamar por teléfono a casa, así que E. T. (en la película de 1982) tuvo suerte de aterrizar en California y no en un agujero negro.

Cualquier cosa que entre en un agujero negro necesita más energía de la que tendrá nunca para retroceder. El nombre formal para esa energía es velocidad de escape. Los ingenieros aeroespaciales utilizan este término para referirse a la velocidad a la que debe viajar un cohete o cualquier otro objeto para escapar de la gravedad de la Tierra y entrar en el espacio interplanetario. Los astrónomos emplean el término de forma similar para referirse a cualquier objeto del universo.

La velocidad de escape en la Tierra es de 11 kilómetros por segundo. Los objetos con una gravedad más débil tienen velocidades de escape más lentas (la velocidad de escape en Marte es sólo de 5 kilómetros por segundo) y los objetos con gravedad más potente tienen velocidades de escape superiores. En Júpiter, la velocidad de escape es de 61 kilómetros por segundo. Sin embargo, el campeón del universo en velocidad de escape es un agujero negro. La gravedad de un agujero negro es tan fuerte que su velocidad de escape es mayor que la velocidad de la luz (300.000 kilómetros por segundo). Nada, ni siquiera la luz, puede escapar de un agujero negro (tendrías que viajar más de prisa que la velocidad de la luz para escapar de un agujero negro, y nada, ni siquiera la luz, viaja más de prisa).

En 2011, un equipo de físicos publicó los resultados de un experimento en el que habrían encontrado indicios de que algunos neutrinos (un tipo de partícula subatómica que describo en el capítulo 10) viajaban más ràpido que la velocidad de la luz. De ser correcto, este descubrimiento rebatiría parte de la física conocida, pero no lo es. Posteriormente, los expertos detectaron el error del experimento: había un conector eléctrico suelto. A los físicos no les faltaba un tornillo, pero la situación seguía siendo igual de mala.

Algunos científicos han propuesto una clase hipotética de partículas, llamadas taquiones, que pueden moverse más rápido que la luz. De hecho, si existen los taquiones, nunca pueden viajar a una velocidad menor que la de la luz. No obstante, la teoría de que existen estas partículas no está ampliamente aceptada y no se ha encontrado ninguno.

Elementos de un agujero negro

Los científicos detectan agujeros negros cuando ven gas girando a su alrededor que está demasiado caliente para encontrarse en condiciones normales; cuando hay chorros de partículas de energía elevada que escapan como si intentasen no caerse (los chorros no proceden del interior del agujero negro, sino del área circundante de ese agujero); y cuando las estrellas corren dibujando órbitas a velocidades fantásticas, como impulsadas por la fuerza gravitatoria de una enorme masa invisible (de hecho, es así).

Tal y como menciono en el capítulo 11, los científicos reconocen dos clases principales de agujeros negros:

Agujeros negros de masa estelar: Estos agujeros negros tienen la masa de una estrella grande (alrededor de entre tres y cien veces más masiva que el Sol), y nacen tras la muerte de estas estrellas.

Agujeros negros supermasivos: Estos monstruos son entre cientos de miles y más de veinte mil millones de veces más masivos que el Sol y existen en el centro de las galaxias. Pueden haberse originado a partir de las fusiones de muchas estrellas estrechamente unidas o en el colapso de enormes nubes de gas cuando se formaron las galaxias. Nadie lo sabe a ciencia cierta.

En 1999, los científicos descubrieron agujeros negros de masa intermedia, con masas de unos cientos hasta quizá diez mil veces la del Sol, pero no saben cómo se formaron esos agujeros negros.

¿Cómo es un agujero negro por dentro?

El horizonte de sucesos: El perímetro del agujero negro.

La singularidad: El núcleo del agujero formado por la compresión definitiva de toda la materia de su interior.

Los objetos que caen: Materia que cae del horizonte de sucesos hacia la singularidad.

El horizonte de sucesos es una superficie esférica que define el agujero negro (consulta la figura 13-1). Después de que un objeto entre en el horizonte de sucesos, jamás podrá salir del agujero negro ni ser visible de nuevo para alguien del exterior. Y nada del exterior se puede ver desde dentro del horizonte.

El tamaño del horizonte de sucesos es proporcional a la masa del agujero negro. Si hacemos que el agujero negro sea el doble de masivo, su horizonte de sucesos será el doble de amplio. Si los científicos tuvieran una forma de comprimir la Tierra hasta que se convirtiera en un agujero negro (no la tenemos, y, si la tuviéramos, no te diría cómo se hace), nuestro planeta tendría un horizonte de sucesos de menos de unos 2 centímetros de diámetro.

En la tabla 13-1 te ofrezco una lista de tamaños de agujeros negros, por si te da por probar alguno.

Los dos agujeros negros más grandes de la tabla están en los centros de galaxias elípticas gigantes, las más brillantes y enormes de los cúmulos de galaxias respectivos en los que se encuentran. (Describo los cúmulos de galaxias en el capítulo 12.)

Según los datos con los que cuentan los científicos, no hay agujeros negros más pequeños que tres masas solares y 18 kilómetros de diámetro.

Cualquier cosa que cae dentro del horizonte de sucesos se mueve hacia la singularidad y se fusiona con ésta, que los científicos creen que es infinitamente densa. No sabemos qué leyes de la física se aplican para estas densidades tan elevadas, así que no podemos describir cómo son las condiciones. Tenemos, literalmente, un agujero negro en nuestro conocimiento.

Algunos matemáticos piensan que, en la singularidad, podría haber un agujero de gusano, un paso desde el agujero negro hasta otro universo. El concepto de agujero de gusano ha inspirado a autores y directores cinematográficos a producir una gran cantidad de material de ciencia ficción sobre este tema, pero se limitan a buscar información sin saber si realmente existen. La mayoría de los expertos piensan que los agujeros de gusano no existen. Aunque existieran, los científicos no tienen forma de ver los agujeros de gusano dentro de los agujeros negros ni de profundizar en su conocimiento poco a poco.

Otra teoría afirma que, en el lugar en el que el hipotético agujero de gusano se conecta con otro universo, hay un agujero blanco (un lugar en el que una energía enorme inunda el otro universo, como un regalo de nuestro universo). Esta idea también parece errónea, pero aunque fuera correcta, tendríamos que viajar a otro universo (¡eso sí que es conseguir puntos por volar!) para ver uno.

Viajar a otro universo (si existe otro) es imposible. Sin embargo, la otra posibilidad es buscar agujeros blancos en nuestro universo, donde puede aparecer un agujero de gusano de otro universo. Los científicos no han encontrado nada así.

En alguna ocasión se ha sugerido que los quasares brillantes podrían ser agujeros blancos. Hoy en día los astrónomos han conseguido explicaciones perfectamente correctas para los quasares (tal y como explico en el apartado “El reto de definir un quasar”, más adelante en este capítulo). Por lo tanto, por lo que se refiere a mí, los astrónomos quedan exonerados de toda responsabilidad en este tema.

¿Cómo es la región que rodea a un agujero negro?

Esto es lo que observan los científicos en las regiones próximas a los agujeros negros:

Por lo tanto, aunque no puedas ver un agujero negro a través de un telescopio, si tienes un telescopio de rayos X situado en el espacio, puedes detectar la radiación del disco de acreción de gas caliente que gira a su alrededor. Los rayos X no penetran en la atmósfera de la Tierra, así que el telescopio debe estar por encima de la atmósfera.

Puede que en el espacio existan agujeros negros desnudos, sin gas que gire hacia su interior. De ser así, los astrónomos no pueden verlos a menos que pasen por delante de una galaxia o una estrella que esté siendo observada. En ese caso, se puede deducir que el agujero negro existe porque se percibe el efecto en su gravedad en la apariencia del objeto de fondo. (Quizá veas que el objeto de fondo es brevemente más brillante, por ejemplo, como lo describo en el capítulo 11, cuando comento las microlentes gravitatorias.) Sin embargo, esta situación se produce en raras ocasiones. No te hagas ilusiones pensando que un agujero negro se va a mostrar para que tú puedas inspeccionarlo.

La deformación del espacio y el tiempo

Puedes imaginar que un agujero negro es un lugar en el que se deforma el tejido del espacio y el tiempo. Una línea recta, que se define en física como el camino que toma la luz que se mueve en el vacío, se curva cuando se acerca a un agujero negro. Cuando un objeto se acerca a un agujero negro, el tiempo en sí se comporta de una forma extraña, al menos tal como lo percibe un observador a una distancia prudencial.

Supongamos que mientras te mueves a una distancia prudencial, lanzas una sonda hacia un agujero negro desde tu nave espacial. Un gran panel eléctrico a un lado de la sonda muestra el tiempo que da un reloj en la sonda.

Desde la nave espacial, tú ves el reloj a través de un telescopio mientras la sonda cae hacia el agujero negro. Ves que el reloj va cada vez más despacio a medida que la sonda se acerca al agujero negro. De hecho, nunca ves cómo cae la sonda. A medida que la luz del panel eléctrico se desplaza al rojo debido a la potente gravedad del agujero negro, verás la sonda cada vez más roja por el fenómeno conocido como desplazamiento al rojo gravitatorio (y no debido al efecto Doppler, que describo en el capítulo 11). La luz del panel cambia hacia longitudes de onda más largas, igual que el efecto Doppler hace que la luz de una estrella que se separa del observador parezca cambiar hacia longitudes de onda mayores. Al cabo de un tiempo, el desplazamiento al rojo gravitatorio desplaza la luz del panel eléctrico a luz infrarroja, algo que tus ojos no pueden detectar.

Ahora, piensa qué verías si viajaras a bordo de la sonda que cae (no lo pruebes en casa. Bueno, ni en casa ni en ninguna parte). Puedes ver el reloj de dentro de la sonda, y, a través de la ventana, la trayectoria que has seguido. Tú, el desventurado observador de a bordo, compruebas que el reloj funciona correctamente. No percibes que vaya más despacio de lo normal. Cuando miras desde la ventana a la nave nodriza y las estrellas, todas parecen realizar un desplazamiento al azul. Te entristece la idea de que nunca podrás volver a casa. En un tiempo récord, pasas a través de un límite invisible (el horizonte de sucesos) alrededor del agujero negro. A partir de ese momento, no volverás a ver nunca más qué hay fuera del horizonte de sucesos, ni nadie de fuera te verá a ti.

Quien esté en la nave nodriza no te verá entrar en el agujero negro; parecerá que cada vez te acerques más y más al agujero. Sin embargo, en la sonda que cae, tú sabes que has caído. O lo sabrías, de seguir vivo. En última instancia, la fuerza de marea, un efecto de la gravedad inmensa, hace pedazos cualquier cosa que caiga en un agujero negro; como mínimo, a través de una dimensión (la dirección hacia la singularidad), te hace trizas. Por si fuera poco, en las otras dos dimensiones espaciales, las fuerzas de marea te aplastan sin piedad.

Si entras en el agujero negro con los pies por delante, la fuerza de marea te estira (si todavía no te ha despedazado) hasta que llegas a ser tan alto como para jugar de pívot en la NBA. Pero, desde el ombligo hasta la espalda y de un lado de la cadera a otro, te aplastarán como se hace con el carbón que se convierte en diamante bajo una presión inmensa dentro de la Tierra, pero peor. Esta experiencia no es una joya…

Los agujeros negros pequeños o de masa estelar son la variedad más mortífera, igual que algunas arañas pequeñas son más venenosas que las grandes tarántulas. Si te caes en un agujero negro de masa estelar, te despedazan y te aplastan sin piedad antes de entrar, y no conseguirás ver antes de morir cómo desaparece el universo. Sin embargo, caer en un agujero negro supermasivo es una experiencia distinta. Llegas a caer dentro del horizonte de sucesos y ver cómo desaparece el universo antes de sufrir el destino fatal (o las fuerzas de marea fatales).

Teniendo en cuenta que los agujeros negros están por todo el universo y que tienen unas propiedades tan fascinantes y extrañas, entenderás por qué los científicos quieren estudiarlos, pero mantente a una distancia prudente.

Observa a los agujeros negros tragándose estrellas

La historia de una persona que puede ser hecha trizas por un agujero negro (tal y como describo en el apartado anterior) es hipotética. No obstante, la fuerza de marea de un agujero negro es una amenaza real que puede hacer pedazos prácticamente cualquier cosa. La excepción es que un agujero negro no destroza otro agujero negro, sino que los dos agujeros negros se fusionan y forman un único agujero negro más grande. Si una estrella se acerca demasiado a un agujero negro supermasivo realmente grande, con una masa de alrededor de cien millones de veces la masa del Sol o más, el agujero negro se la traga antes de destrozarla. Por eso a veces vemos una estrella destrozada por un agujero negro a una gran distancia y, a veces, no.

Los astrónomos estiman que, en una galaxia típica con un agujero negro supermasivo en el centro, una estrella se acerca lo suficiente para que la destroce un agujero negro y podamos verlo una vez cada cien siglos aproximadamente. Quizá tengas que observar fijamente una galaxia durante ese tiempo antes de presenciar una disgregación por fuerzas de marea, término que designa la muerte de una estrella provocada por un agujero negro. Como nadie dispone de tanto tiempo, los observadores utilizan telescopios robóticos equipados con grandes cámaras digitales para controlar miles de galaxias. Buscan fulguraciones brillantes (aumentos de brillo que pueden durar semanas o meses) que señalan las fragmentaciones por marea de las estrellas. Si controlas diez mil galaxias con tu equipo, quizá veas una fulguración al año.

En los últimos años, los astrónomos han detectado varias probables disgregaciones debidas a fuerzas de marea. Un buen ejemplo tuvo lugar el 31 de mayo de 2010, cuando un prototipo de telescopio para el Pan-STARRS (Panoramic Survey Telescope & Rapid Response System; Telescopio de estudio panorámico y sistema de respuesta rápida; http://pan-starrs.ifa.hawaii.edu/public), en el monte Haleakala (Hawái) detectó fulguraciones en curso en una galaxia tenue y sin nombre a unos 3.000 millones de años luz de la Tierra, en la constelación Draco (Dragón). Los observadores de Pan-STARRS hicieron mediciones precisas de las fulguraciones cuando el brillo aumentaba y descendía, hasta que se vio por última vez el 1 de setiembre del año siguiente. También obtuvieron observaciones realizadas con luz ultravioleta por el satélite Galaxy Evolution Explorer de la NASA (consulta su web en www.galex.caltech.edu). Al reunir toda esa información, los investigadores extrajeron las siguientes conclusiones:

Un agujero negro central de unas tres millones de veces la masa del Sol hizo trizas una estrella que había empezado su vida como una estrella parecida al Sol.

La desventurada estrella se convirtió en una gigante roja (como hará el Sol algún día, consulta el capítulo 10) y, después, perdió sus capas más externas. Las capas que faltan, principalmente compuestas por hidrógeno, pudieron haber sido arrancadas antes por el agujero negro. Lo que quedaba de la estrella antes de que empezaran las fulguraciones era su denso núcleo de helio, con una masa de aproximadamente una cuarta parte de la masa del Sol.

Durante la disgregación por fuerzas de marea, se perdió la mitad del núcleo de la estrella en el agujero negro, y la otra mitad fue arrojada a la galaxia circundante.

El agujero negro del centro de la Vía Láctea tiene una masa de 4 millones de soles, más que el agujero negro que provocó la disgregación de la estrella observada por el prototipo de telescopio Pan-STARRS. Por lo tanto, lo que sucedió en la galaxia sin nombre a 3.000 millones de años luz de la Tierra puede ocurrir en nuestro rincón del universo. De hecho, la disgregación por fuerzas de marea en la Vía Láctea se está produciendo justo en el momento en que este libro se está imprimiendo. Pero en este caso la víctima es una nebulosa. Los astrónomos que observan con un telescopio de 8 metros en el Observatorio Europeo Austral (www.eso.org/public) de Chile han estado observando la caída de una pequeña nebulosa hacia el agujero negro central de la Vía Láctea, Sagitario A*, desde 2008. La nebulosa tiene un tamaño de unas tres veces la distancia media del Sol a Plutón y su masa es igual a unas tres veces la masa de la Tierra. La fuerza de marea del agujero negro estira la nebulosa en la dirección en la que cae y la comprime en direcciones perpendiculares.

Los astrónomos que descubrieron la desafortunada nebulosa estimaron que su órbita la iba a llevar al punto de máximo acercamiento al agujero negro a mediados de 2013, cuando probablemente iba a ser disgregada, parte de la materia de la nebulosa debería caer en el disco de acreción del agujero negro e iba a producir lo que podrían ser fulguraciones brillantes.

El reto de definir un quasar

La definición original: Quasar es una abreviatura de quasistellar radio source (radio fuente casi estelar, en inglés). Se trata de un objeto celeste que emite intensas ondas de radio pero que parece una estrella a través de un telescopio ordinario de luz visible (consulta la figura 13-2).

La definición original de quasar se ha quedado anticuada porque, como máximo, sólo el 10 % de todos los objetos que denominamos quasares encajan con esta definición. El 90 % restante no emite intensas ondas de radio. Los astrónomos los denominan quasares radiosilenciosos.

La definición actual: Núcleo activo de galaxia, es decir, un agujero negro supermasivo con un disco de acreción alimentado por la materia que procede de la galaxia circundante.

La definición actual de quasar refleja el hecho de que, tras décadas de debatir sobre los quasares, los astrónomos han llegado a la conclusión de que están relacionados con agujeros negros gigantes en el centro de las galaxias. La materia que cae en el agujero negro libera una energía enorme, y las fuentes de energía observadas son lo que los astrónomos llaman quasares.

El flujo de materia que entra en el agujero negro en un quasar puede variar. Cuando el flujo es amplio, el quasar brilla con una energía hasta diez billones de veces más que la que libera el Sol por segundo. En cambio, cuando el flujo es bajo, el quasar se apaga hasta que, posteriormente, recobra vida con una opípara comida.

¿Cómo se mide el tamaño de un quasar?

Todos los quasares producen intensos rayos X, alrededor del 10 % produce fuertes ondas de radio y todos emiten luz ultravioleta, visible e infrarroja. Al cabo de los años, meses y semanas, todas las emisiones pueden variar de intensidad. A veces, varían incluso en períodos tan cortos como un día.

El hecho de que los quasares suelan cambiar significativamente de brillo durante un único día indica a los científicos algo de una importancia crucial: un quasar no debe ser más grande que un día luz, o la distancia que recorre la luz a través del vacío durante un día. Y un día luz equivale sólo a 26 mil millones de kilómetros, lo que significa que un quasar, que produce tanta luz como diez billones de soles, o cien veces tanta luz como la Vía Láctea, no es mucho mayor que nuestro Sistema Solar, que es una diminuta parte de la galaxia.

Un quasar mucho mayor que un día luz no puede fluctuar mucho en tan poco tiempo, igual que un elefante no puede mover las orejas tan rápido como un colibrí agita las alas.

Un chorro de datos. Los quasares que son potentes fuentes de radio suelen emitir jets, o chorros largos y estrechos en los que la energía sale disparada de los quasares en forma de electrones de alta velocidad y quizá otra materia en rápido movimiento. A menudo, estos chorros están llenos de grumos, con masas de materia amorfas que se mueven hacia afuera a lo largo de los chorros. A veces, estas masas parecen moverse a una velocidad superior a la de la luz. Este movimiento superlumínico es una ilusión relacionada con el hecho de que, en estos casos, los chorros apuntan casi exactamente a la Tierra; de hecho, la materia que hay en ellos se mueve casi a la velocidad de la luz, pero nunca más de prisa que ésta.

Puedes ver las mejores imágenes de chorros de quasares obtenidas por radiotelescopios en la galería de imágenes del NRAO (Observatorio de Radioastronomía Nacional), en http://images.nrao.edu.

Explora los espectros de los quasares

En muchos libros se afirma que un quasar tiene en su espectro líneas muy anchas que corresponden al desplazamiento al rojo y al desplazamiento al azul de gas en movimiento turbulento dentro del quasar de hasta 10.000 kilómetros por segundo. Esta afirmación no siempre es verdad. Los quasares son de varios tipos y algunos no tienen líneas espectrales anchas. (Consulta el capítulo 11 para obtener más información sobre líneas espectrales.)

Sin embargo, las líneas espectrales anchas son un rasgo importante de muchos quasares y aportan una pista de la relación que mantienen con otros objetos, como los que describo en el apartado siguiente.

Núcleos activos de galaxia: bienvenidos a la familia del quasar

Durante años, después del descubrimiento de los quasares, los astrónomos debatieron si éstos se encontraban en las galaxias o si estaban separados de ellas. Hoy en día sabemos que los quasares siempre están en las galaxias porque la tecnología ha mejorado hasta tal punto que podemos lograr que una imagen telescópica muestre tanto un quasar como la galaxia que haya a su alrededor. Dicha galaxia recibe el nombre de galaxia anfitriona del quasar. (Antes, como un quasar puede ser cien veces más brillante que su galaxia anfitriona —o más— en las fotos tomadas con telescopios las galaxias anfitrionas se perdían en el resplandor de los quasares invitados).

Las cámaras electrónicas, que pueden registrar una mayor gama de brillos en una única exposición que una película fotográfica, hicieron posible este descubrimiento.

Los quasares son una forma extrema de lo que los astrónomos llaman ahora núcleos activos de galaxia (o AGN, por sus siglas en inglés). Este término designa el objeto central de una galaxia cuando el objeto tiene propiedades como las del quasar: una apariencia muy brillante, parecida a la de las estrellas, líneas espectrales muy anchas y cambios destacables de brillo.

Tipos de AGN

Quasares radiointensos (“quasares originales”) y quasares radiosilenciosos (el 90 % o más de los quasares): Estos dos tipos engloban clases de objetos parecidos, con y sin emisión intensa de radio. Se encuentran en galaxias espirales (consulta el capítulo 12 para obtener más información sobre las galaxias). No hay quasares visibles en la Vía Láctea, pero hemos detectado un agujero negro de cuatro millones de masas solares en su centro, llamado Sagitario A*. He incluido ese agujero negro supermasivo en la tabla 13-1.

Objetos cuasiestelares (Quastistellar objects, QSO): Algunos astrónomos incluyen en el grupo de QSO tanto los quasares radiointensos como los quasares radiosilenciosos.

OVV (Optically violently variable quasars): Los quasares violentamente variables en el óptico son quasares con chorros que apuntan directamente hacia la Tierra. Estos quasares experimentan cambios de brillo aún más rápidos que los quasares normales y corrientes. Hay que imaginarlos como si fueran unos bomberos que intentan dirigir la manguera a una persona cuya ropa está ardiendo. La presión del agua puede ser inestable y quizá el agua se mueva un poco. El flujo desde la manguera puede parecer bastante estable para los espectadores que están a un lado, pero la persona que lo recibe desde el otro extremo siente todas las fluctuaciones cuando le golpea el agua. Los OVV son las mangueras de los quasares, son los que más salpican.

BL Lacs: Término de la jerga astronómica que significa BL Lacertae. Como grupo, los BL Lacs son AGN que se parecen a BL Lacertae. Los BL Lacertae cambian su brillo; durante años, los científicos pensaron que se trataba de otra clase de estrella variable de la constelación Lacerta (parece una estrella en las fotografías del cielo). Posteriormente, la identificaron como fuente intensa de ondas de radio y, al final, determinaron que BL Lacertae era el núcleo activo de una galaxia anfitriona que se había perdido en su resplandor hasta que la mejora de la tecnología hizo posible que se fotografiara la galaxia.

A diferencia de la mayoría de los quasares, un BL Lacertae no tiene anchas líneas espectrales. Y sus ondas de radio están más altamente polarizadas que las de quasares radiointensos corrientes (excepto los quasares OVV, que puede que sólo sean casos extremos de BL Lacs). Polarizado significa que las ondas tienden a vibrar en una dirección concreta cuando viajan por el espacio. Cuando se mueven, las ondas no polarizadas vibran en todas las direcciones. Igual que en un partido no se sabe si el jugador es bueno hasta que lo vemos jugando en el campo, en el observatorio debes mirar la polarización para diferenciar los quasares radiointensos de los BL Lacs.

Blázares: Este término engloba tanto a quasares OVV como a BL Lacs. Estos dos tipos de quasar tienen muchas similitudes. Los dos tienen un brillo muy variable, sus chorros apuntan directamente a la Tierra y ambos son radiointensos.

¿Realmente necesitamos un término que combine OVV y BL Lacs? No estoy seguro. Mi amigo, el doctor Hong-Yee Chiu se hizo famoso en la comunidad científica por acuñar el término quasar. Su amigo, el profesor Edward Spiegel, acuñó blázar unos años antes. Si descubres un nuevo tipo de objeto o escribes uno de los estudios principales sobre dicho objeto, puede que también tengas que bautizarlo. Añadir ar a tu nombre no está permitido; el término debería describir las propiedades científicas del objeto, no del astrónomo.

Radiogalaxias: Estas galaxias tienen núcleos activos relativamente tenues pero que producen fuertes radioemisiones. La mayoría de las radiogalaxias más intensas son galaxias elípticas gigantes. A menudo tienen haces o chorros que transportan energía desde el AGN a enormes lóbulos de radioemisión, sin estrellas, mucho más lejos y mucho más grandes que la galaxia anfitriona. Normalmente, hay un lóbulo a un lado de la galaxia y un segundo lóbulo en el lado opuesto.

Galaxias Seyfert: Estas galaxias espirales tienen un AGN en el centro. Un AGN Seyfert es como un quasar, ya que contiene líneas espectrales anchas y rápidos cambios de brillo. Puede ser tan brillante como la galaxia anfitriona, pero no cien veces más brillante, como un quasar, así que la anfitriona no se pierde en el brillo del núcleo AGN Seyfert.

El núcleo de una galaxia Seyfert no es un invitado exigente; se parece más a un candidato presidencial menor que visita una ciudad pequeña sin causar un gran revuelo. Los lugareños saben que el candidato está por allí, pero siguen sus rutinas diarias en lugar de acudir al centro en tropel para saludar al visitante. Carl Seyfert fue un astrónomo norteamericano pionero en el estudio de estas galaxias y de sus centros brillantes, mucho antes de que los astrónomos supieran que existían los agujeros negros.

¿Qué potencia tienen los AGN?

Todos los tipos de AGN tienen algo en común: los impulsa la energía generada en la zona próxima a los agujeros negros supermasivos de sus centros.

Cerca del agujero negro supermasivo, las estrellas orbitan alrededor del centro de la galaxia anfitriona a velocidades inmensas, una circunstancia que permite a los astrónomos medir la masa del agujero negro. Con telescopios como el Hubble, los astrónomos pueden determinar la velocidad de las estrellas o, en ocasiones, de las nubes de gas que orbitan, midiendo los cambios en la luz provocados por el efecto Doppler de las estrellas o del gas (consulta el capítulo 11 para obtener más información sobre el efecto Doppler). Las velocidades indican la masa del objeto central. Las estrellas situadas a la misma distancia del centro de un agujero negro menos masivo orbitan a un ritmo inferior.

En un quasar o una radiogalaxia de tipo gigante elíptica, el agujero negro supermasivo suele alcanzar más de mil millones de masas solares. En las galaxias Seyfert, la masa del agujero negro suele ser de alrededor de un millón de masas solares.

El agujero negro hace posible que el AGN brille, pero sólo la materia que cae en el agujero negro alimenta el brillo. Para que brille un quasar puede ser necesario que cada año caiga materia con diez veces la masa del Sol en el agujero negro.

Si no cae material en el agujero negro, el AGN no se pone de manifiesto produciendo brillo, emisiones de radio, chorros a altas velocidades o intensos rayos X. Se parecen a los niños que dependen de la comida en la escuela para obtener energía con la que rendir en clase, ya que los agujeros negros sólo brillan cuando cae materia en su interior a una velocidad suficiente. Los agujeros negros supermasivos pueden estar acechando en el centro de la mayoría de las galaxias, pero, en general, no reciben materia que les alimente, así que los astrónomos ven quasares y otros tipos de AGN sólo en una pequeña fracción de galaxias.

Propuesta de modelo unificado de núcleos activos de galaxia

El Modelo unificado de núcleos activos de galaxia es una teoría en la que se propone que muchos tipos de AGN son, en realidad, el mismo tipo de objeto, que parece distinto cuando se ve desde diferentes ángulos. Según esta teoría, cuando miramos un AGN desde distintas direcciones respecto a sus discos de acreción y sus jets o chorros, parece distinto, como un hombre parece distinto al verlo de cara o de perfil. Todo el mundo tiene un lado bueno; y, si no, que se lo pregunten a Julio Iglesias, que sólo se deja fotografiar el perfil derecho. La teoría también propone que los agujeros negros absorben materia a distintas velocidades, por tanto algunos AGN (que consiguen más materia por segundo que otros) son más brillantes que los demás por esa razón. Todos los años, docenas de astrónomos escriben artículos sobre el modelo unificado; algunos encuentran pruebas a favor de la teoría y otros, en contra.

Creo que las pruebas señalan diferencias reales entre los distintos tipos de AGN, pero también creo que tienen muchos puntos en común. Los astrónomos necesitan más información antes de que nos pongamos de acuerdo sobre el modelo unificado o cualquier otra teoría relativa a los AGN. Mientras tanto, ¿tú qué crees? Con tus impuestos se financia gran parte de esta investigación que se realiza prácticamente en todos los países desarrollados, así que tienes derecho a opinar.

¿Qué fue primero: el agujero negro o la galaxia?

Un descubrimiento importante alegró el día a todos los fans de los quasares. Los expertos encontraron una sencilla relación matemática entre un agujero negro supermasivo y la galaxia que lo rodea. La región central de la mayoría de las galaxias recibe el nombre de bulbo. Incluso una galaxia espiral relativamente plana puede tener un bulbo central grande, mediano o pequeño. Se considera que una galaxia elíptica es todo bulbo. Los astrónomos han descubierto que la masa de un agujero negro en el centro de un bulbo es siempre casi una quinta parte del 1 % de la masa del bulbo. Es como si cada galaxia tuviera que pagar un impuesto del 0,2 % a su agujero negro (me encantaría que Hacienda sólo se quedara con ese porcentaje de mis ingresos).

Esta inesperada propiedad de los agujeros negros y las galaxias debe de estar relacionada con cómo se forman, pero los astrónomos no están seguros de cómo se produce dicha formación. ¿Una galaxia grande se forma alrededor de un agujero negro grande? ¿O los agujeros negros grandes se forman en galaxias grandes y con bulbos? Actualmente, los astrónomos debaten este tema en lo que yo llamo “la batalla de los bulbos”.

Capítulo 13