Uno de los enigmas más grandes del Universo son los agujeros negros, objeto astronómico con una fuerza gravitatoria tan fuerte que nada, ni siquiera la luz, puede escapar de él. La superficie de un agujero negro, denominada “horizonte de sucesos”, define el límite donde la velocidad requerida para evadirlo excede la velocidad de la luz. La materia y la radiación no pueden salir.
Agujeros negros en la Vía Láctea.
Se estima que en la Vía Láctea existen entre 10 y 1000 millones de agujeros negros estelares, con masas superiores a 3 veces la de nuestro Sol.
Los astrónomos distinguen agujeros negros de origen estelar y supermasivos. Además, un tercer grupo, los denominados agujeros negros primordiales, originados en los primeros instantes del universo.
Los agujeros negros de masa estelar tienen entre 10 y 100 veces la masa del sol, extendiendose por toda nuestra Vía Láctea.
Astrónomos de la misión Gaia de la Agencia Espacial Europea (ESA) han descubierto el agujero negro estelar más masivo en nuestra galaxia y el más cercano a la Tierra.
Se trata de Gaia BH3, un cuerpo de 33 masas solares, situado a tan solo 2 000 años luz de nuestro planeta. ¿cuánto va a tardar en devorar a nuestro planeta?
No tenemos que preocuparnos en absoluto.
El peligro real de un agujero negro sería acercarse demasiado a él, en concreto, a una región denominada “horizonte de sucesos”. Si bien Gaia BH3 está relativamente cerca en términos astronómicos, nuestro planeta Tierra está muy alejada de esta superficie de no retorno.
Candidatos a agujeros negros de masa estelar en nuestra galaxia son Cygnus X-1 con 21 masas solares; SS 433, ubicado en la constelación de Aquila con 20 masas solares; V404 Cygni, en la constelación de Cygnus con casi 15 masas solares; A 0620-00, ubicada en la constelación de Monocero con casi 7 masas solares; LMC X-3, ubicada en la Gran Nube de Magallanes con 8 masas solares; LMC X-1, ubicada en la Gran Nube de Magallanes con 5 masas solares.
Todos ellos son una pequeñez cósmica comparados con los del segundo grupo, los agujeros negros supermasivos, millones de veces más masivos que nuestro Sol.
Generalmente, estos colosos están situados en el centro de la mayoría de las galaxias, incluida la nuestra, como en el caso de Sagitario A*, monstruo supermasivo con una masa de aproximadamente 4.3 millones de masas solares.
Los agujeros negros solo se hicieron famosos en la modernidad del siglo XX.
En 1915, Albert Einstein formuló la Teoría General de la Relatividad, que predijo la existencia de agujeros negros como regiones del espacio-tiempo donde la gravedad es tan fuerte que nada, ni siquiera la luz, puede escapar.
En 1916, el físico Karl Schwarzschild desarrolló la primera solución teórica a las ecuaciones de la relatividad general de Einstein que describían un agujero negro. Schwarzschild se dio cuenta de que, si la masa de una estrella se comprimía en un volumen cada vez más pequeño, el valle del espacio-tiempo a su alrededor se volvería cada vez más empinado hasta que, finalmente, se convertiría en un pozo sin fondo del cual nada, ni siquiera la luz, podría escapar. Se conoce como el «radio de Schwarzschild».
Durante las décadas de 1960 y 1970, apareció la Teoría de los Agujeros Negros con los físicos John Wheeler que popularizó el término «agujero negro» y desarrollaron teorías más avanzadas sobre su formación y propiedades.
En 1964, el astrónomo Roger Penrose demostró con pruebas observacionales que los agujeros negros podrían formarse a partir del colapso gravitacional de estrellas masivas.
En 1971, Stephen Hawking mostró que los agujeros negros podrían emitir radiación térmica, conocida hoy como radiación de Hawking.
En 2019, el Event Horizon Telescope (EHT) capturó la primera imagen directa del horizonte de sucesos de un agujero negro en el corazón de la galaxia M87, constelación de Virgo, con una masa de 6.500 millones de veces la masa del Sol, siendo uno de los agujeros negros más pesados que existen.
En 2020, los científicos Roger Penrose, Reinhard Genzel y Andrea Ghez recibieron el Premio Nobel de Física por sus investigaciones sobre agujeros negros.
Instrumentos grandes, sofisticados y digitales para fotografiar los agujeros negros.
Los científicos identifican los agujeros negros con instrumentos tecnológicos avanzados tales como el Telescopio de Horizonte de Sucesos (EHT), una red de radiotelescopios distribuidos por todo el mundo, que trabajan juntos como un telescopio gigante y se sincronizan mediante una técnica llamada Interferometría de Muy Larga Base (VLBI), a través de señales de tiempo precisas, generalmente utilizando relojes atómicos.
También están los telescopios espaciales como el Hubble, Chandra, Swift, NuSTAR y NICER, los lentes gravitacionales, los equipos detectores de ondas gravitacionales, como LIGO y Virgo y los telescopios ópticos y de Infrarrojo cercano como el Very Large Telescope (VLT) y el Gran Telescopio Canarias (GTC).
Las fotografías se envían a proceso a centros de datos que usan súper computadoras.
Las fotografias se almacenan en discos duros de alta capacidad y se envían a un centro de procesamiento utilizando aviones y/o transporte terrestre.
Una vez que los discos duros llegan a los centros de procesamiento centralizados, como el Observatorio Haystack del MIT y el Instituto Max Planck de Radioastronomía, los datos se sincronizan y procesan utilizando supercomputadoras
Una supercomputadora es un sistema de computación de alto rendimiento útil para una multitud de aplicaciones, como investigación médica y científica, predicciones meteorológicas o inteligencia artificial y modelado de datos.
Las CPU pueden utilizarse para procesar con mayor eficacia algoritmos relacionados con la IA, como los modelos de redes neuronales.
El paralelismo y el coprocesamiento aceleran los cálculos. Más almacenamiento y memoria permiten procesar mayores volúmenes de datos, lo que aumenta la precisión de los modelos de inteligencia artificial.
Las supercomputadoras se utilizan con éxito para ejecutar modelos de IA a gran escala, en campos como la teoría cósmica, la astrofísica y la física.
Los algoritmos de IA se utilizan para crear modelos detallados de eventos cósmicos, como la fusión de agujeros negros. Estas simulaciones requieren cálculos extremadamente complejos y grandes volúmenes de datos, y la IA puede optimizar estos procesos para obtener resultados más precisos y rápidos.
La IA ayuda a desarrollar modelos teóricos que describen el comportamiento de los agujeros negros y otros fenómenos cósmicos. Utilizando aprendizaje automático, los científicos pueden ajustar y mejorar continuamente estos modelos basándose en nuevos datos observacionales.
La IA también se utiliza para hacer predicciones sobre futuros eventos cósmicos. Al entrenar modelos con datos históricos y simulaciones, la IA puede anticipar fenómenos como fusiones de agujeros negros y proporcionar a los científicos avisos tempranos para dirigir sus observaciones.
¿Puede la IA resolver el gran misterio de los agujeros negros?
La Inteligencia Artificial (IA) es un aliado indispensable en nuestra búsqueda por desentrañar los misterios de los agujeros negros.
La combinación de supercomputadoras e inteligencia artificial permite a los científicos y expertos abordar problemas complejos con una velocidad y precisión sin precedentes. Es una sinergia poderosa que impulsa muchos de los avances tecnológicos y científicos que vemos hoy en día.
