Los 10 agujeros negros más grandes del Universo

Los agujeros negros son los objetos celestes más asombrosos porque, además de romper con todas las leyes de la física, pueden llegar a ser monstruos miles de millones de veces más grandes que el Sol.
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Nunca los hemos visto directamente (aunque en 2019 obtuvimos la primera “imagen” real), pero sabemos perfectamente que están ahí. Y desde que se planteara la posibilidad de su existencia, los agujeros negros nos han maravillado y, a la vez, aterrorizado.

Su existencia se deriva de las ecuaciones de Einstein sobre la relatividad general, planteadas en 1915. Sin embargo, no fue hasta 1939 que Robert Oppenheimer, un físico teórico, predijo que realmente podían formarse en la naturaleza.

Desde entonces, cuanto más hemos aprendido acerca de ellos, más preguntas han surgido. Estos objetos, que se forman tras el colapso de estrellas mucho más grandes que el Sol, son increíblemente grandes. De hecho, pueden llegar a ser monstruos de 390 millones de millones de kilómetros, 40 veces la distancia del Sol a Neptuno.

En el artículo de hoy, pues, además de entender (con lo relativamente poco que sabemos en la actualidad) qué son estos objetos que lo absorben todo, incluida la luz, y cómo se forman, veremos un top con los agujeros negros más colosales del Universo.

¿Qué es un agujero negro?

Un agujero negro es algo muy extraño. Pero mucho. Tanto, que en su interior, las leyes de la física que conocemos dejan de funcionar. Además, el propio término no ayuda, pues realmente no se trata de ningún agujero.

Un agujero negro es, en realidad, un cuerpo celeste que genera un campo gravitatorio tan fuerte que ni siquiera la radiación electromagnética puede escapar de su atracción. De ahí que la luz, que no es más que un tipo de radiación electromagnética, también sea “absorbida”.

Pero, ¿por qué sucede esto? Bueno, como bien sabemos, absolutamente todos los cuerpos con masa, dependiendo de cómo de grande sea esta, generarán una gravedad mayor o menor. Así, por ejemplo, el Sol tiene un poder gravitatorio mucho mayor que la Tierra.

Pero en un agujero negro, esto es llevado al extremo. Y es que estos cuerpos celestes son objetos de densidad infinita. Un agujero negro es una singularidad en el espacio. Es decir, pese a que lo que “vemos” (que no lo vemos) sea un objeto oscuro tridimensional, eso solo designa el radio en el que la luz ya no puede escapar, pues ha atravesado el horizonte de sucesos.

Este horizonte de sucesos es una superficie imaginaria que rodea el agujero, dándole una forma esférica, en el que la velocidad de escape, es decir, la energía necesaria para escapar de su atracción, coincide con la velocidad de la luz. Y como nada puede ir más deprisa que la luz (300.000 km/s), ni siquiera las fotones pueden escapar.

Pero un agujero negro, pese a que este horizonte de sucesos sea una consecuencia de su existencia, es, en realidad, un punto de infinita masa y sin volumen, algo que, pese a que no tenga ningún sentido para nosotros, ocurre en la naturaleza. Este punto es lo que se denomina como singularidad, que viene a ser una región (que tampoco, porque no hay volumen) en el centro del agujero (que no es un agujero) en el que toda la materia es destruida y el espacio-tiempo del Universo se rompe.

Agujero negro estructura

El problema es que no podemos (ni podremos jamás) saber qué pasa más allá del horizonte de sucesos, pues la luz no puede escapar de él. Al no dejar escapar la luz, estos cuerpos celestes son totalmente oscuros.

Sea como sea, debemos quedarnos con la idea de que un agujero negro es una singularidad en la que el espacio-tiempo se rompe, obteniendo un punto de infinita masa y sin volumen que se conoce como singularidad, la cual hace que este cuerpo disponga de una densidad que, por matemáticas, también es infinita.

¿Cómo y por qué se forman los agujeros negros?

Todos alguna vez hemos sufrido por si algún agujero negro se formara al lado de la Tierra y nos absorbiera. La cuestión es que, por muy aterradora que sea la idea de que un cuerpo inmenso nos absorbiera, esto es totalmente imposible.

Los agujeros negros solo se forman tras la muerte de estrellas hipermasivas. Por ello, más allá de que existan o no los hipotéticos micro agujeros negros, por ahora, los únicos agujeros negros cuya existencia está confirmada por la ciencia son aquellos que se forman tras el colapso gravitatorio de estrellas muy grandes.

Tan grandes que ni siquiera el Sol (que, comparado con otras, es una estrella muy pequeña) tras morir podría generar uno. Estamos hablando de estrellas hipermasivas de, como mínimo, 20 masas solares. Si una estrella así de grande muere, puede formarse un agujero negro.

Pero, ¿por qué la muerte de una estrella masiva provoca la formación de un agujero negro? Bueno, hay que tener en cuenta que, durante toda la vida de una estrella (que puede ir desde 30 millones de años hasta 200.000 millones de años), esta libra una batalla entre la expansión y la contracción.

Como sabemos, en el núcleo de las estrellas tienen lugar reacciones de fusión nuclear, las cuales hacen que las temperaturas sean de, en el caso del Sol, 15.000.000 °C. Estas increíblemente altas temperaturas hacen que el interior sea una infernal olla a presión que genera fuerzas de expansión enormes.

Ahora bien, en contraposición a esta fuerza de expansión, hay que tener en cuenta que la propia gravedad de la estrella (estamos hablando de miles de millones de cuatrillones de kg) la contrae, compensando así la expansión.

Mientras dure su combustible (pueda realizar la fusión nuclear), la expansión y la contracción estarán en equilibrio. Ahora bien, cuando se acerca el final de su vida, siguen teniendo la misma masa pero la energía en su núcleo es menor, por lo que la fuerza gravitatoria empieza a ganar a la de expansión, hasta que llega un punto en el que la estrella colapsa bajo su propia gravedad.

Cuando esto sucede en estrellas del tamaño similar del Sol (este morirá así también), el colapso gravitatorio culmina con una condensación increíblemente alta, dando lugar a una enana blanca. Esta enana blanca, que es el remanente del núcleo de la estrella, es uno de los cuerpos celestes más densos del Universo. Imagina condensar toda la masa del Sol en un cuerpo del tamaño de la Tierra. Ahí tienes una enana blanca. En teoría, estas también mueren tras enfriarse, pero no ha habido tiempo en la historia del Universo para que una enana blanca muera.

Ahora bien, si aumentamos el tamaño de la estrella, las cosas son muy diferentes. Si la estrella tiene una masa de entre 8 y 20 veces la del Sol (como por ejemplo la estrella Betelgeuse), el colapso gravitatorio, teniendo en cuenta que la masa es mucho mayor, provoca una reacción mucho más violenta: una supernova.

En este caso, la muerte estelar no culmina con la formación de una enana blanca, sino con una explosión estelar en la que se alcanzan temperaturas de 3.000 millones de °C y en la que se emiten enormes cantidades de energía, incluidos rayos gamma que pueden atravesar toda la galaxia. De hecho, si una estrella de nuestra galaxia muriera y generara una supernova, incluso estando a varios miles de años luz, podría provocar la desaparición de vida en la Tierra.

Y, por fin, llegamos a los agujeros negros. Estos se forman tras el colapso gravitatorio de estrellas de, como mínimo, 20 veces la masa del Sol. Este colapso provoca que toda la masa se comprima en lo que hemos visto antes: la singularidad.

Primera imagen agujero negro
Realizada en 2019, esta es la primera imagen de un agujero negro, el cual tiene una masa de 6.500 millones de veces la del Sol y está en el centro de la galaxia Messier 87, a 55 millones de años luz de distancia.

¿Cuáles son los agujeros negros más colosales del Cosmos?

Todos los agujeros negros son muy grandes. De hecho, los más “pequeños” tienen masas de, como mínimo, tres veces la del Sol (recordemos que, para que se formen, las estrellas tienen que ser, como mínimo, 20 veces más pesadas).

Pero lo que hoy nos interesa son los verdaderos monstruos: los agujeros negros supermasivos. Estos son los que se encuentran en el centro de prácticamente todas las galaxias y su poder de atracción es tan grande que es lo que mantiene a todas las estrellas rotando a su alrededor.

Sin ir más lejos, nuestra galaxia tiene en su centro un agujero negro conocido como Sagitario A (todavía no hemos sido capaces de verlo). Y nuestro Sol, a pesar de estar a 25.000 años luz de distancia de él, este es tan increíblemente grande que orbita a su alrededor a 251 km/s, completando una vuelta cada 200 millones de años.

Y este agujero negro, pese a sus 44 millones de kilómetros de diámetro y a tener una masa 4.300.000 de veces la del Sol, no está ni entre los 100 agujeros negros más grandes del Universo. Sin duda, el Cosmos es un lugar asombroso.

En este artículo, pues, hemos recogido los 10 agujeros negros supermasivos más grandes, indicando a cuántas masas solares corresponde su tamaño. Para ponerlo en perspectiva, hay que tener en cuenta que el Sol tiene una masa de 1,99 x 10^30 kg, es decir, 1.990 millones de cuatrillones de kg. Es decir, una masa solar equivale a 1.990 millones de cuatrillones de kg. Y nosotros trataremos con tamaños de miles de millones de masas solares. Sencillamente inimaginable.

10. NGC 4889: 21 mil millones de masas solares

Descubierto en 2011, el agujero negro NGC 4889, localizado en la galaxia de mismo nombre y estando a una distancia de 308 millones de años luz (pese a ello, es la galaxia más brillante y visible desde la Tierra), es 5.200 veces más grande que Sagitario A, el que está en el centro de nuestra galaxia.

9. APM 08279+5255: 23 mil millones de masas solares

Lo de poner nombres no les va demasiado a los astrónomos. Localizado en el centro de la galaxia AMP, una galaxia ultraluminosa situada a una distancia de 23.000 millones de años luz, este agujero negro es tan increíblemente grande que tiene un disco de acrecimiento (material que orbita a su alrededor) de más de 31 trillones de kilómetros de diámetro.

8. H1821+643: 30 mil millones de masas solares

Descubierto en 2014, el agujero negro H1821+643 se encuentra en el centro de una galaxia situada a 3.400 millones de años luz de distancia y tiene un diámetro de 172 millones de millones de kilómetros.

7. NGC 6166: 30 mil millones de masas solares

El agujero negro NGC 6166 se encuentra en el centro de una galaxia elíptica situada a 490 millones de años luz de distancia. Esta galaxia forma parte del cúmulo galáctico Abell 2199, siendo la galaxia más luminosa de todo un grupo de más de 39.000 galaxias.

Agujero negro grande

6. SDSS J102325.31+514251.0: 33 mil millones de masas solares

Poco se sabe acerca de este agujero negro. Fue descubierto mediante un proyecto de investigación del espacio fundado por la Universidad de Chicago e iniciado en el año 2000 con el objetivo de cartografiar una cuarta parte del cielo visible. Por el camino, descubrieron uno de los agujeros negros más grandes jamás registrados.

5. SMSS J215728.21-360215.1: 34 mil millones de masas solares

Descubierto en 2018, este agujero negro de nombre impronunciable (J2157-3602 para los amigos) es uno de los más grandes del Universo y, por ahora, el que está creciendo más rápido. Está situado en el centro de una galaxia a 12.500 millones de años luz de distancia.

4. S5 0014+81: 40 mil millones de masas solares

Descubierto en 2009, este agujero negro, localizado en el centro de una galaxia elíptica situada a 120 mil millones de años luz y con una luminosidad unas 25.000 veces mayor a la de la Vía Láctea. Este agujero negro “devora” anualmente una cantidad de materia equivalente a 4.000 soles.

3. IC 1101: 40 mil millones de masas solares

Este agujero negro, el tercero mayor conocido, está en el centro de la galaxia más grande del Universo (que sepamos) en lo que a amplitud se refiere. Situada a 1.000 millones de años luz, tiene un diámetro de 6 millones de años luz (la Vía Láctea mide 52.850 años luz). No es de extrañar, pues, que contenga uno de los agujeros negros más increíblemente grandes.

2. Holmberg 15A: 40 mil millones de masas solares

Este agujero negro está en el centro de la galaxia de mismo nombre, la cual está a una distancia de 700 millones de años luz de la Tierra. A día de hoy sigue habiendo mucha controversia acerca de su tamaño, pues, a pesar de que tradicionalmente se ha considerado que es de 40 mil millones de masas solares, algunos estudios indican que podría ser, en realidad, de 150 mil millones, cosa que lo colocaría como rey indiscutible de los agujeros negros.

1. TON 618: 66 mil millones de masas solares

Llegamos, por fin, al ganador. Situado en el centro de una galaxia a una distancia de 10 mil millones de años luz, el agujero negro TON 618 es, por ahora, el más grande del Universo. Estamos hablando de un monstruo de 390 millones de kilómetros de diámetro. Esto es 1.300 veces la distancia de la Tierra al Sol o, por decirlo de otra manera, 40 veces el tamaño de la órbita de Neptuno. Como vemos, el Universo es un lugar asombroso y, a la vez, aterrador.

Ton 618
El agujero negro más grande del Universo comparado con la distancia de la Tierra al Sol, que es de 149,6 millones de kilómetros.

Referencias bibliográficas

  • Meynet, G., Maeder, A., Georgy, C. et al (2016) “Massive stars, successes and challenges”. Proceedings of the International Astronomical Union.
  • Spivey, R. (2015) “Dispelling Black Hole Pathologies Through Theory and Observation”. Progress in Physics.
  • Sasso, D. (2012) “Relativistic Theory of Black Holes”. Dynamics of Gravitational Fields.
  • Howard, S. (2011) “Black Holes Can Dance”. Journal. Washington Academy of Sciences.
  • Falcke, H. (2017) “Imaging black holes: past, present and future”. Journal of Physics Conference Series.
TÓPICOS
Astronomía
Pol Bertran Prieto

Pol Bertran Prieto

Microbiólogo y divulgador

Pol Bertran (Barcelona, 1996) es Graduado en Microbiología por la Universidad Autónoma de Barcelona. Máster en Comunicación Especializada con mención en Comunicación Científica por la Universidad de Barcelona. Apasionado por la divulgación de la salud y la medicina y aficionado del deporte y el cine.