Los científicos creen que algunas regiones del espacio ejercen una gravedad tan poderosa que actúan como "limpiadores" del gigantesco vacío, absorbiendo cualquier materia que se acerque demasiado. Si esta materia es un cometa, un planeta o una nube de gas es aplastada a densidad infinita y desaparece para siempre. La gravedad es tan intensa que "hala" el tiempo y el espacio, reduciendo la velocidad del tiempo y expandiendo el espacio. Ni siquiera la luz puede escapar a su feroz atracción gravitatoria, por lo que permanecen negros e invisibles. El físico americano John Wheeler llamó a estos oscuros y huecos devoradores agujeros negros.
Los agujeros negros parecen más ciencia ficción que realidad. De hecho, la idea de los agujeros negros tuvo su origen en la imaginación de físicos teóricos y aún no ha sido verificada por el descubrimiento conclusivo de un auténtico agujero negro. Pero desde 1915, cuando Albert Einstein desarrolló su Teoría de la Relatividad, los científicos han sabido que los agujeros negros pueden existir.
La teoría de Einstein demostró que si la gravedad pudiera volverse lo bastante fuerte, despojaría a la luz de toda su energía, atrapándola de la misma forma en la que atrapa la atmósfera de un planeta. Sin embargo, para que la gravedad fuera tan fuerte su fuente tendría que ser un objeto extremadamente denso; uno con una masa muy grande comprimida en un espacio muy pequeño. En 1916 el astrónomo alemán Karl Schwarzschild calculó cuán comprimida tendría que estar una estrella para que su gravedad atrape la luz. Según los cálculos de Schwarzschild, una estrella del tamaño del Sol, es decir, de 1.392.000 kilómetros de diámetro, tendría que encogerse a menos de 3 kilómetros de ancho.
En 1939 los físicos estadounidenses J. Robert Oppenheimer y Hartland S. Snyder descubrieron que es posible para estrellas mucho más grandes que el Sol volverse tan pequeñas. La mayor parte de sus vidas las estrellas mantienen un tamaño constante debido a que contienen un equilibrio de fuerzas: el calor generado por el combustible ardiendo expande la estrella, mientras la fuerza de gravedad la contrae. Eventualmente, en miles de millones de años, la estrella agota su combustible nuclear y colapsa bajo su propio peso. Oppenheimer y Snyder demostraron que si la estrella es 3,2 veces tan masiva como el Sol, nada puede detener su colapso.
Los científicos creen que la Vía Láctea puede albergar tantos como 100 millones de agujeros negros originados por estrellas colapsadas. En 1990 el radiotelescopio VLA (del inglés Very Large Array), en Nuevo México, obtuvo imágenes detalladas del centro de la Vía Láctea que muestran grandes estallidos de energía que emana de su centro. Algunos científicos creen que esto confirma la existencia de un agujero negro con cuatro millones de veces la masa del Sol en el centro de la Vía Láctea. En 1992, algunos científicos, utilizando el Telescopio Espacial Hubble, hallaron signos prometedores de un agujero negro con tres millones de veces la masa del Sol en una galaxia cercana.
Ya que los agujeros negros son invisibles, los astrónomos han estado intentando localizarlos observando sus efectos. La materia que se arremolina hacia el centro de un agujero negro debe emitir rápidamente latentes y perceptibles rayos X. En 1965 los astrónomos observaron intensos rayos X que radian de la constelación Cygnus (el Cisne), casi a 10.000 años luz de distancia. En 1971 el primer satélite de rayos X del mundo halló la situación exacta de estos rayos X, un objeto masivo pero invisible que los astrónomos han nombrado Cygnus X-1. Cygnus X-1 puede demostrar ser el primer agujero negro identificado.
1905: La teoría especial de la relatividad de Einstein
A fines del siglo XVII, Isaac Newton cambió el rumbo del pensamiento occidental acerca del mundo físico. La influencia de Albert Einstein en el siglo XX ha sido igual de grande. Él es conocido principalmente por sus dos profundas teorías de la relatividad.
La palabra relatividad se refiere al problema de los cambios en medidas y leyes físicas cuando son considerados por observadores en diversos estados de movimiento. Einstein trató con vastas distancias y la rapidez más grande que se conoce, que es la de la luz. En su teoría especial de la relatividad, publicada en 1905, afirmó que la rapidez de la luz en el vacío es un límite absoluto de la rapidez. Una consecuencia de esto es que el flujo de tiempo parece decrecer con un incremento de velocidad.
El más famoso resultado de la teoría especial es expresado en la conocida fórmula de Einstein E=mc2. Traducida literalmente, esta fórmula significa que la energía es igual a la masa por la velocidad de la luz al cuadrado. En otras palabras, la masa es una forma concentrada de energía.
La teoría general de la relatividad de Einstein, publicada en 1916, condujo a la fundación de la ciencia moderna de la cosmología. La teoría general trata de la naturaleza de la gravedad y del movimiento en la presencia de una masa concentrada. Einstein declaró que la masa o energía causa una curvatura en la continuidad espacio-tiempo. La curvatura es tal que cualquier cuerpo, incluso un quantum de luz, en las cercanías de tal masa, se mueve en una trayectoria curva. Así, el paso de la luz de una estrella cerca de otra estrella se encorvará a causa del campo gravitacional.
La predicción de Einstein acerca de la inclinación de la luz fue confirmada durante un eclipse en 1919. De su teoría se obtuvo el concepto de los agujeros negros, estrellas voluminosas colapsadas en objetos densos muy pequeños con una atracción gravitacional tan grande que nada puede escapar, ni siquiera la luz. En 1916, el mismo año en que Einstein publicó su teoría general, el astrónomo alemán Karl Schwarzschild usó la teoría de la relatividad de Einstein para calcular la posibilidad teórica de los agujeros negros.
1916: Teoría de los agujeros negros
El astrónomo alemán Karl Schwarzschild predijo la existencia de cuerpos estelares colapsados que no emitirían ninguna radiación. Tales cuerpos cósmicos fueron llamados agujeros negros aproximadamente 50 años más tarde.
Como en principio fue teorizado, los agujeros negros son formados por el colapso de una estrella voluminosa en un cuerpo de pocos kilómetros de diámetro, con densidad infinita y con una gravedad extraordinariamente fuerte. La atracción de la gravedad es tan grande que ni siquiera la luz puede escapar. Ya que no se puede ver un agujero negro, se puede descubrir únicamente por su atracción gravitacional sobre materia cercana, y por la energía liberada cuando la materia cae en el agujero negro.
Muchos astrónomos creen que el primer agujero negro estelar fue descubierto en 1971 en la constelación Cisne. Unos astrofísicos creen que hay agujeros negros no estelares, cuerpos cósmicos que se formaron durante el origen del universo o que son aún formados por el colapso de grandes cantidades de gas interestelar. Se cree que un supermasivo agujero negro existe en el centro de la Vía Láctea, y que su masa es por lo menos cuatro millones de veces la del Sol
