Bueno, en principio los agujeros negros de tipo estelar surgen de manera natural en la evolución de estrellas masivas. Si las primeras estrellas (hechas sólo de hidrógeno, helio y algo de litio) fueron muy masivas (y parece que así fue), cuando estas murieran se habrían creado agujeros negros de masas de decenas (algunos de incluso alguna centena) de masas solares. Y ahora, hay que poner todos estos bichos a fusionarse con el tiempo.

La idea de que Agujeros negros gigantes podían activar los cuásares y las radiogalaxias fue concebida por Edwin Salpeter y Yakov Borisovich Zel´dovich en 1964. Esta idea era una aplicación obvia del descubrimiento de dichos personajes de que las corrientes de gas, cayendo hacia un agujero negro, colisionarían y radiarían.

Una descripción más completa y realista de la caída de corriente de gas hacia un agujero negro fue imaginada en 1969 por Donald Lynden-Bell, un astrofísico británico en Cambridge. Él argumentó convincentemente, que tras la colisión de las corrientes de gas, estas se fundirían, y entonces las fuerzas centrífugas las harían moverse en espiral dando muchas vueltas en torno al agujero antes de caer dentro; y a medida que se movieran en espiral, formarían un objeto en forma de disco, muy parecidos a los anillos que rodean el planeta Saturno: Un disco de Acreción lo llamó Lynden-Bell puesto que el agujero está acreciendo (todos hemos visto la recreación de figuras de agujeros negros con su disco de acreción).

En los años ochenta, los astrofísicos advirtieron que el objeto emisor de luz brillante en el centro de 3C273, el objeto de un tamaño de 1 mes-luz o menor, era probablemente el disco de acreción calentado por la fricción de Lynden-Bell.

Normalmente pensamos que la fricción es una pobre fuente de calor. Sin embargo, puesto que la energía gravitatoria es enorme, mucho mayor que la energía nuclear, la fricción puede realizar fácilmente la tarea de calentar el disco y hacer que brille con un brillo 100 veces mayor que la galaxia más luminosa.

¿Cómo puede un agujero negro actuar como un giróscopo? James Bardeen y Jacobus Petterson de la Universidad de Yale comprendieron la respuesta en 1975: si el agujero negro gira rápidamente, entonces se comporta precisamente como un giróscopo. La dirección del eje del giro permanece siempre firme fijo e inalterado, y el remolino creado por el giro en el espacio próximo al agujero permanece siempre firmemente orientado en la misma dirección.

Bardeen y Petterson demostraron mediante un cálculo matemático que este remolino en el espacio próximo al agujero debe agarrar la parte interna del disco de acreción y mantenerlo firmemente en el plano ecuatorial del agujero; y debe hacerlo así independientemente de cómo esté orientado el disco lejos del agujero.

A medida que se captura nuevo gas del espacio interestelar en la parte del disco distante del agujero, el gas puede cambiar la dirección del disco en dicha región, pero nunca puede cambiar la orientación del disco cerca del agujero. La acción giroscópica del agujero lo impide. Cerca del agujero el disco sigue y permanece siempre en el plano ecuatorial del mismo.

Sin la solución de Kerr a la ecuación de campo de Einstein, esta acción giroscópica hubiera sido desconocida y habría sido imposible explicar los cuásares. Con la solución de Kerr a mano, los astrofísicos de mitad de los años setenta estaban llegando a una explicación clara y elegante. Por primera vez, el concepto de un agujero negro como un cuerpo dinámico, más que un simple “agujero en el espacio”, estaba jugando un papel central en la explicación de las observaciones de los astrónomos.

¿Qué intensidad tendrá el remolino del espacio cerca de un agujero gigante? En otras palabras, ¿cuál es la velocidad de rotación de los agujeros gigantes? James Bardeen dedujo la respuesta: demostró matemáticamente que la acreción de gas por el agujero debería hacer que el agujero girase cada vez más rápido. Cuando el agujero hubiera engullido suficiente gas en espiral para duplicar su masa, el agujero debería estar girando casi a su velocidad máxima posible, la velocidad más allá de la cual las fuerzas centrífugas impiden cualquier aceleración adicional. De este modo, los agujeros negros gigantes deberían tener típicamente momentos angulares próximos a su valor máximo.

¿Cómo puede un agujero negro y su Disco dar lugar a dos chorros que apuntan en direcciones opuestas? De una forma sorprendentemente fácil, reconocieron Blandford, Rees y Lynden-Bell en la Universidad de Cambridge a mediados de los setenta. Hay cuatro formas posibles de producir chorros; cualquiera de ellas funcionaria, y, aquí, donde se explica para el no versado en estos objetos cosmológicos, sólo explicaré el cuarto método por ser el más interesante:

El Agujero es atravesado por la línea de campo magnético. Cuando el agujero gira, arrastra líneas de campo que le rodean, haciendo que desvíen el plasma hacia arriba y hacia abajo. Los chorros apuntan a lo largo del eje de giro del agujero y su dirección está así firmemente anclada a la rotación giroscópica del agujero. El método fue concebido por Blandford poco después de que recibiera el doctorado de física en Cambridge, junto con un estudiante graduado de Cambridge, Roman Znajek, y es por ello llamado el proceso Blandford-Znajet.

Este proceso es muy interesante porque la energía que va a los chorros procede de la enorme energía rotacional del agujero (esto debería parecer obvio porque es la rotación del agujero la que provoca el remolino en el espacio, y es el remolino del espacio el que provoca la rotación de las líneas de campo y, a su vez, es la rotación de las líneas de campo la que desvía el plasma hacia fuera.)

¿Cómo es posible, en este proceso Blandford-Znajet, que el horizonte del agujero sea atravesado por líneas de campo magnético? tales líneas de campo serían una forma de “pelo” que puede convertirse en radiación electromagnética y radiada hacia fuera, y por consiguiente, según el teorema de Price, deben ser radiadas hacia fuera. En realidad, el teorema de Price solo es correcto si el agujero está aislado, lejos de cualquier otro objeto.

Pero el agujero que estamos discutiendo no está aislado, está rodeado de un disco de acreción. Así que las líneas de campo que surgen del agujero, del hemisferio norte y las que salen del hemisferio sur se doblarán para empalmarse y ser una continuación una de otra, y la única forma de que estas líneas puedan entonces escapar es abriendo su camino a través del gas caliente del disco de acreción. Pero el gas caliente no permitirá que las líneas de campo lo atraviesen; las confina firmemente en la región del espacio en la cara interna del disco, y puesto que la mayor parte de dicha región está ocupada por el agujero, la mayoría de las líneas de campo confinadas atravesarán el agujero.

Los discos de acreción juegan un papel importante en muchos fenómenos astrofísicos como núcleos activos de galaxias, sistemas protoestelares, estrellas binarias de rayos X y variables cataclísmicas. La falta de información espacial de tales discos con frecuencia había impedido que se pudieran contrastar los resultados propuestos por los modelos teóricos. En el año 1994 los astrónomos fueron capaces de reconstruir por primera vez la distribución de la energía espectral a lo largo de un disco de acreción a partir de la curva de luz de una variable cataclísmica eclipsante, UX Ursae Majoris. En 1997, por primera vez de nuevo, los investigadores descubrieron estructura espiral en un disco de acreción. En aquel entonces se trataba de la estrella binaria en interacción IP Pegasi. Estas investigaciones han ayudado a cubrir el hueco que existe entre observaciones y modelos teóricos y han provocado un importante avance en la física de los discos de acreción.

Bueno, está claro que de los Agujeros negros y de otros objetos exóticos podríamos hablar y hablar y, cómo no acabamos de saber, seguimos lanzando conjeturas e hipótisis hasta el infinito.

Lo ciaerto es que, nadie ha estado en ningún agujero negro y a vuelto para contarnos lo que allí pasa.

efectivamente, los agujeros negros supermasivos son una parte importante de las galaxias. Hay que aclarar que en centro de las galaxias no hay agujeros negros de los que surgen de la muerte de las estrellas: estos tienen la masa de algunas decenas de estrellas. Los agujeros negros en el centro de las galaxias se denominan “supermasivos”, y contienen la masa de hasta miles de millones de estrellas. Aunque no tendrían por qué ser necesarios para que existan las galaxias (el efecto de la gravedad sería el mismo si tuviésemos la misma cantidad de materia en forma de estrellas, es decir, miles de millones de estrellas en vez de este agujero negros supermasivo), si juegan un papel importante: tanto gravitacionalmente como por efectos de acumulación de materia en la zona interna de la galaxia, que puede producir intensos brotes de formación estelar.

El asunto principal es que no se conoce un mecanismo que pueda crear “directamente” un agujero negro supermasivo. La teoría princpal dice que se en las primeras galaxias existían agujeros negros más pequeños, y que a medida que las galaxias empezaron a colisionar los estos agujeros negros empezaron a fusionarse y dar lugar a estos agujeros negros supermasivos. Pero si en épocas tempranas del Universo ya existían estos agujeros negros en el centro de las galaxias, me pregunto cómo encaja esto en la teoría…