¿Cómo descubrieron y luego demostraron los científicos que existen los agujeros negros?

 ¿Cómo descubrieron y luego demostraron los científicos que existen los agujeros negros?

Predicción teórica

La idea de los agujeros negros surge de la teoría de la relatividad general de Albert Einstein, publicada en 1915. Esta teoría describe cómo la masa y la energía curvan el espacio-tiempo. Poco después, en 1916, el físico alemán Karl Schwarzschild encontró una solución matemática a las ecuaciones de Einstein que describía un objeto tan masivo y denso que ni siquiera la luz podía escapar de su gravedad. Este objeto teórico fue más tarde llamado "agujero negro", aunque el término no se acuñó hasta décadas después.

Sin embargo, durante mucho tiempo, los agujeros negros se consideraron una curiosidad matemática, no algo que necesariamente existiera en la realidad.

Primeras pistas indirectas

Los científicos comenzaron a tomarse en serio la posibilidad de los agujeros negros cuando observaron fenómenos que no podían explicarse fácilmente con objetos conocidos, como estrellas o planetas. Una de las primeras evidencias indirectas vino del estudio de sistemas binarios, donde una estrella visible parecía orbitar algo invisible pero extremadamente masivo.

Un caso clave fue el de Cygnus X-1, descubierto en la década de 1960. Este sistema emite rayos X intensos, lo que sugirió que una estrella estaba siendo desgarrada por un compañero invisible. Los cálculos mostraron que este compañero tenía una masa demasiado grande para ser una estrella de neutrones (otro tipo de objeto compacto), pero encajaba con la idea de un agujero negro. Stephen Hawking y otros físicos, como Kip Thorne, apoyaron esta interpretación basándose en la teoría.

Demostración observacional

La existencia de los agujeros negros se fue consolidando con evidencias más sólidas a lo largo del tiempo:

1. Movimiento de estrellas cerca del centro galáctico: En las décadas de 1990 y 2000, astrónomos como Andrea Ghez y Reinhard Genzel observaron que las estrellas en el centro de la Vía Láctea orbitaban a velocidades altísimas alrededor de un punto invisible. Calcularon que en ese punto, conocido como Sagitario A, debía haber un objeto con una masa de unos 4 millones de veces la del Sol, concentrado en un espacio tan pequeño que solo podía ser un agujero negro. Este trabajo les valió el Premio Nobel de Física en 2020.

2. Detección de ondas gravitacionales: En 2015, el experimento LIGO detectó por primera vez ondas gravitacionales, ondulaciones en el espacio-tiempo producidas por la colisión de dos agujeros negros. Estas ondas coincidían exactamente con las predicciones de la relatividad general, proporcionando una prueba directa de que los agujeros negros existen y se fusionan.

3. Primera imagen de un agujero negro: En 2019, el proyecto Event Horizon Telescope (EHT) capturó la primera imagen de un agujero negro en el centro de la galaxia M87. La imagen mostró un anillo de luz alrededor de una sombra oscura, exactamente lo que la teoría predice para un agujero negro rodeado de materia caliente. Esto fue un hito, ya que pasó de ser una deducción a una observación visual.

Conclusión

Los agujeros negros fueron primero una hipótesis basada en la matemática de Einstein, luego se apoyaron en evidencias indirectas como el comportamiento de estrellas y emisiones de rayos X, y finalmente se demostraron con observaciones directas como las ondas gravitacionales y la famosa imagen del EHT. Hoy, son un hecho aceptado en la astrofísica moderna, gracias a la combinación de teoría y tecnología avanzada.