Los agujeros negros están matando nuestro universo

El universo, tal y como lo conocemos desde nuestra visión limitada y sesgada, se muere. El “todo” es cada vez más grande, las distancias entre galaxias se incrementan a cada vez mayor velocidad y, por si fuera poco, las galaxias ya no forman tantas estrellas como antes. ¿Y por qué han bajado su ritmo de formación? No será por falta de combustible para crear nuevas galaxias, solo el 10% del gas que existe en todo el cosmos se ha convertido en estrellas. Y la masa en forma de planetas es mil veces menor, hay mucho más material ahí fuera para formar más mundos. Pero algo impide que el gas que hay entre las galaxias, o al que hay dentro de las galaxias, cree nuevos soles y más planetas (¿y más vida?), al menos al ritmo que lo hacía antes.

El culpable más probable de este fenómeno que está matando nuestro universo es la acción del agujero negro supermasivo que pensamos que se encuentra en el centro de todas las galaxias. La teoría no es nada obvia. Porque estos monstruos, si bien tienen millones o miles de millones la masa de nuestro Sol, presentan un tamaño bastante pequeño comparado con una galaxia.

El agujero negro supermasivo de la Vía Láctea, por ejemplo, es más pequeño que la órbita de Venus. Si esos agujeros negros supermasivos están detrás del galacticidio generalizado en el Universo, estamos hablando de que algo bastante pequeño a escala galáctica, ya no digamos a escala cósmica, afecta a zonas miles de millones de veces más grandes, las galaxias, y ha cambiado todo el universo. Es como si un átomo pudiera parar el crecimiento de una persona, la relación de tamaños es parecida, y acabar con toda la raza humana y con toda la vida por extensión.

Existen pruebas, recopiladas desde hace décadas, que nos indican que la energía que puede producirse alrededor de los agujeros negros supermasivos es inmensa. Un agujero negro en sí afecta tanto el espacio-tiempo que todo se retuerce, incluso el tiempo se deforma y se para. Solemos decir que ni la luz puede escapar su atracción, aunque esa es una visión obsoleta del concepto de gravedad, superada por la relatividad general. Pero nos transmite la idea de que incluso algo que parece formidable como un fotón no es capaz de salir del pozo de espacio-tiempo que crea un agujero negro.

Si algo pasa cerca del agujero negro, si bien no tan cerca como para no poder escapar, ya sea una nube de gas interestelar o una estrella, forma un disco alrededor del monstruo oscuro. Eso quiere decir que acaba despedazado, se suele hablar de que una persona se convertiría en un espagueti al lado de un agujero negro. En el proceso, la materia se calienta a tales temperaturas que puede llegar a emitir luz con una potencia que iguala o incluso supera la producida por el resto de la galaxia donde vive el agujero negro supermasivo, que puede tener billones de veces más masa pero quedar eclipsada.

En esos casos en los que el material alrededor del agujero negro, que se conoce como disco de acreción, se vuelve súper brillante, se dice que la galaxia tiene un núcleo galáctico activo, AGN por sus siglas en inglés, “ageene” en el argot astrofísico en español. Usando una sinécdoque, a veces se dice que eso es un ageene, cuando nos referimos a una galaxia que alberga un ageene. En el caso de los cuásares, los ageene más extremos, solo vemos ese disco de material alrededor del agujero negro cuyo brillo eclipsa completamente el del resto de la galaxia anfitriona.

Los ageene a veces también presentan un fenómeno que libera grandes cantidades de energía, no solo en forma de luz, sino también expulsando material a velocidades cercanas a la de la luz. No es el material “dentro” del agujero negro, ese no puede escapar, es el que está un poco más allá del “punto de no retorno”, que llamamos horizonte de sucesos. El material expulsado son los denominados chorros, que pueden extenderse hasta distancias equivalentes a decenas o más de un centenar de veces el tamaño de una galaxia como la Vía Láctea. Ese es el caso de Porfirión, cuyo descubrimiento salió a la luz hace solo unas pocas semanas. La expulsión de material también puede producirse porque las inmediaciones del agujero negro son tan brillantes que la propia luz empuja el gas circundante. ¡Que la luz pueda empujar cosas, como si fuera el viento sobre una vela, es extraordinario!

Aunque los ageene ciertamente liberan grandes cantidades de energía y se ha comprobado que expulsan cantidades importantes de gas muy caliente presentes en las inmediaciones del agujero negro a distancias supergalácticas, hasta ahora no hay pruebas directas de que pueda afectar al gas de toda la galaxia, y menos al gas frío que es el que se necesita para formar estrellas y llena el espacio entre estrellas dentro de una galaxia, muy lejos del agujero negro supermasivo.

Los astrofísicos sabemos qué hay que comprobar para ayudar a validar la teoría, pero construir el experimento no es tan fácil. Hay que buscar galaxias adecuadas, en las que el galacticidio se esté produciendo, sea inminente o muy reciente. Y para eso, como detectives, debemos recopilar información del estado de salud de muchas galaxias, y elegir las más interesantes para tomar más datos.

Pero no basta con elegir bien qué galaxia usar como conejillo de indias, luego hay que tener un telescopio superpotente como JWST. La búsqueda de esas pruebas más directas de que los agujeros negros supermasivos están matando nuestro universo es uno de los objetivos científicos del telescopio espacial James Webb, construido por la NASA, la ESA, y la CSA (que son las agencias espaciales estadounidense, europea y canadiense). En la misión James Webb España ha participado muy activamente a través de investigadores del Centro de Astrobiología (CAB), dependiente del Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA) y del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC). Y precisamente un grupo del CAB, en colaboración directa con la Universidad de Cambridge, acabamos de publicar un artículo en el que por primera vez se detecta gas frío siendo expulsado de una galaxia moribunda en el universo joven. Es la “Galaxia de Pablo”, hubo una nota de prensa de Nature al respecto, la presenté y defendí para que un equipo internacional que está tomando datos con JWST la eligiéramos, y luego algún compañero gracioso la bautizó (a mis espaldas, debo decir).

La galaxia, que por vergüenza mejor llamarla GS10578, resulta que es bastante masiva, tanto como la Vía Láctea, y se formó muy rápido en el Universo joven cuando este tenía solo un 15% de su edad actual. Y en ella hemos visto una prueba directa del carácter galacto-homicida de los agujeros negros supermasivos. En GS10578 el agujero negro todavía está activo y hemos medido cómo está expulsando grandes cantidades de gas frío, que en realidad no vemos, sino que lo detectamos porque “nubla” la galaxia, al estar en la misma línea de visión y absorber parte de los fotones que emiten las estrellas de GS10578.

Seguiremos buscando más pruebas del proceso en el que los ageene están quitándole al alimento a las galaxias, que acaban muriendo de hambre, el destino de la moribunda GS10578, y de todas las demás galaxias, incluida la Vía Láctea. Todas acabarán apagándose y el universo se quedará sin estrellas brillando, pasará a ser otra cosa, que nos podrá parecer muy hostil, ya no será tan nuestro, aunque ese sentimiento quizás solo demuestra lo nimia y limitada que resulta no solo nuestra existencia sino la del material que forma la propia Tierra o el Sol, y los otros planetas y estrellas que existen, en el cosmos.

Vacío Cósmico es una sección en la que se presenta nuestro conocimiento sobre el universo de una forma cualitativa y cuantitativa. Se pretende explicar la importancia de entender el cosmos no solo desde el punto de vista científico, sino también filosófico, social y económico. El nombre “vacío cósmico” hace referencia al hecho de que el universo es y está, en su mayor parte, vacío, con menos de un átomo por metro cúbico, a pesar de que en nuestro entorno, paradójicamente, hay quintillones de átomos por metro cúbico, lo que invita a una reflexión sobre nuestra existencia y la presencia de vida en el universo. La sección la integran Pablo G. Pérez González, investigador del Centro de Astrobiología, y Eva Villaver, subdirectora del Instituto de Astrofísica de Canarias.