La NASA define un agujero negro como un área de una gravedad tan inmensa que nada, ni siquiera la luz, puede escapar de él. El límite visible alrededor de esta región se llama horizonte de eventos: el punto donde la velocidad necesaria para escapar de la atracción gravitatoria supera la velocidad de la luz, según la descripción oficial de agujeros negros de la NASA.
Dentro de ese límite, según el sitio educativo de la NASA para el público, se piensa que la materia restante de una estrella colapsada se comprime en un punto infinitesimalmente pequeño llamado singularidad. A pesar de su tamaño diminuto, su atracción gravitatoria gobierna todo dentro del horizonte de eventos.
Cómo se forma un agujero negro estelar
La NASA afirma que un agujero negro de masa estelar se forma cuando una estrella con más de aproximadamente 20 veces la masa del Sol agota el combustible nuclear en su núcleo y colapsa bajo su propio peso. El colapso desencadena una supernova que expulsa las capas externas de la estrella, mientras que el núcleo sigue cayendo hacia adentro. Una vez que el núcleo colapsante supera aproximadamente tres masas solares, la NASA señala, el colapso hacia un agujero negro se vuelve inevitable porque ninguna fuerza conocida puede detenerlo.
Una estrella normalmente mantiene su forma porque la presión hacia afuera de la fusión nuclear equilibra la atracción hacia adentro de su propia gravedad. Cuando se agota el combustible, ese equilibrio se rompe, y la gravedad comprime el núcleo hasta que forma un agujero negro, según la misma explicación de la NASA.
No todos los agujeros negros tienen el mismo tamaño
La descripción de la NASA sobre agujeros negros distingue varias categorías según la masa. Los agujeros negros de masa estelar oscilan entre aproximadamente tres y varias decenas de masas solares y están dispersos por toda la Vía Láctea. Los agujeros negros supermasivos, encontrados en los centros de la mayoría de las galaxias grandes, incluida la nuestra, pesan entre 100.000 y miles de millones de masas solares.
Una tercera categoría, agujeros negros de masa intermedia que pesan aproximadamente 100 a más de 10.000 masas solares, se había sospechado durante mucho tiempo y solo se había identificado un puñado de candidatos mediante evidencia indirecta, según la NASA. La NASA describe una detección de ondas gravitacionales de 2019, cubierta a continuación, como el ejemplo más convincente de esta clase hasta la fecha.
Categorías de agujeros negros por masa (NASA)| Categoría | Masa típica | Dónde se encuentran |
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| Masa estelar | ~3 a decenas de masas solares | En toda la Vía Láctea |
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| Masa intermedia | ~100 a más de 10.000 masas solares | Ejemplo más convincente de la fusión de ondas gravitacionales de 2019 (GW190521) |
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| Supermasivo | 100.000 a miles de millones de masas solares | Centros de la mayoría de las galaxias grandes |
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Prueba que no depende de ver luz
Como los agujeros negros no emiten luz, los científicos confirman su existencia indirectamente. La NASA apunta a varios métodos: detectar rayos X y ondas de radio de la materia calentada a temperaturas extremas cerca del horizonte de eventos, observar chorros de partículas que se mueven cerca de la velocidad de la luz que emiten ondas de radio, rayos X y rayos gamma, y detectar ondas gravitacionales —ondulaciones en el espaciotiempo medidas por primera vez en 2015 a partir de un evento llamado GW150914, cuando dos agujeros negros se espiralizaron uno hacia el otro y se fusionaron, según la NASA.
El método de ondas gravitacionales posteriormente produjo el primer agujero negro de masa intermedia confirmado. La Colaboración Científica LIGO y la Colaboración Virgo anunciaron el 2 de septiembre de 2020 que habían detectado una señal, designada GW190521, de un evento que ocurrió el 21 de mayo de 2019, según la página oficial de detección de LIGO. Dos agujeros negros con masas de aproximadamente 85 y 66 masas solares se fusionaron en un solo remanente de 142 masas solares — la primera detección clara de un agujero negro de masa intermedia, según afirma LIGO.
LIGO también señala que la fusión es científicamente notable porque las masas progenitoras caen dentro de la llamada brecha de masa de inestabilidad de pares, un rango (aproximadamente 65 a 120 masas solares) donde la teoría estándar del colapso estelar no predice que los agujeros negros se formen directamente, lo que sugiere que los objetos pueden haber resultado de fusiones anteriores.
Ver la sombra de un agujero negro
Más allá de la detección indirecta, los astrónomos han producido una imagen directa. El Telescopio del Horizonte de Eventos, una red global de observatorios de radio, lanzó la primera imagen de un agujero negro en 2019 — el del centro de la galaxia M87, estimado en 6.500 millones de masas solares y a aproximadamente 55 millones de años luz de distancia, según la descripción de agujeros negros de la NASA.
La imagen muestra un anillo brillante de gas incandescente que rodea una "sombra" central oscura, la silueta proyectada por el horizonte de eventos del agujero negro contra la luz de la materia que cae.
Lo que sigue siendo incierto
Según la NASA, el origen de los agujeros negros supermasivos sigue siendo poco comprendido, aunque la evidencia muestra que ya existían en la historia muy temprana de las galaxias.
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