Observación cuidadosa de los efectos pronosticados del agujero negro.
Los agujeros negros se predijeron por primera vez en la década de 1930, principalmente debido al trabajo de Chandrasekhar y, un poco más tarde, Oppenheimer y sus estudiantes (de hecho, Eddington posiblemente predijo los agujeros negros por primera vez, aunque pensó que era un reductio-ad-absurdum de Chandrasekhar’s trabajo, que predijo enanas blancas y estrellas de neutrones. Eddington señaló que por encima de lo que ahora llamamos el límite de Chandrasekhar de 2,44 masas solares, nada podría evitar el colapso de la estrella). Sin embargo, debido a que (por definición) la luz no puede escapar, no se pueden observar directamente.
Sin embargo, se pueden observar indirectamente. La mayoría de los agujeros negros existen en entornos donde están rodeados de materia. La materia circundante cae en el agujero negro. Por lo general, el camino que toma la materia será una espiral hacia el agujero, y debido a las enormes fuerzas gravitacionales, la materia caerá a una velocidad muy alta. Además, en general, el agujero negro está girando, y esto arrastra el espacio-tiempo que lo rodea junto con él. En resumen, el área que rodea el agujero negro es una enorme tormenta de materia que se mueve a muy alta velocidad. Esto tiene energía, por supuesto, y esa energía se emite como luz (y, casi con certeza, como ondas gravitacionales, aunque todavía no las hemos visto directamente). Podemos predecir cómo se verá la luz emitida por un agujero negro (más comúnmente, como rayos de rayos X desde los polos norte y sur del agujero negro), y estos podemos detectarlos. El primer agujero negro detectado de esta manera fue Cygnus X-1. Esto está a unos 6500 años luz de la Tierra; Es una supergigante azul que orbita un agujero negro, y el material de la supergigante alimenta los chorros de rayos X que vemos. Para una impresión artística de cómo se ve el sistema, vea esto: Cygnus X-1. Observe cómo la luz pasa del rojo profundo al blanco brillante a medida que se acerca al agujero negro: la materia se vuelve más enérgica a medida que se acerca al agujero negro.
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Ahora hemos visto muchos agujeros negros de esta manera. Los más comunes son los agujeros negros muy grandes que impulsaron los cuásares en el Universo temprano y ahora están en el centro de (creemos) cada galaxia espiral. La razón por la que sabemos que los cuásares están alimentados por agujeros negros es que: (a) sabemos que se están alejando de nosotros muy rápidamente; por la ley de “distancia de desplazamiento al rojo”, esto significa que sabemos que están muy lejos; (b) Son lo suficientemente brillantes como para ver a través de esta distancia, por lo que sabemos que se encuentran entre los objetos más enérgicos del Universo; y (c) parpadean; y a partir del período de su parpadeo, podemos deducir su tamaño (para que un objeto parpadee, la luz debe moverse por todo el objeto, y sabemos qué tan rápido se mueve la luz). Su período es corto, por lo que su tamaño debe ser pequeño; de hecho, son aproximadamente del tamaño del sistema solar. Así que aquí tenemos objetos del tamaño del sistema solar que eclipsan galaxias enteras. Estos son los objetos más enérgicos del Universo, y el único mecanismo que puede producir tanta energía es la materia que cae en un gran agujero negro (llamado, en términos técnicos, “el disco de acreción”).
Los cuásares eventualmente se convirtieron en los núcleos de las galaxias; solo los vemos en el Universo temprano, por lo que deben haber evolucionado hacia otra cosa. Y de hecho, vemos agujeros negros en los centros de las galaxias. Entonces, en cierto sentido, una galaxia espiral es simplemente un disco de acreción para un agujero negro.
