En el universo el comportamiento de la materia está determinado por las llamadas cuatro fuerzas fundamentales: la fuerza nuclear fuerte, la fuerza nuclear débil, el electromagnetismo y la gravitación.

La fuerza nuclear fuerte, como su nombre lo indica, es la de mayor intensidad y la responsable de la estabilidad de los núcleos atómicos, manteniendo unidos en el interior de ellos a los protones y neutrones, superando la intensa fuerza de repulsión que se da entre los protones.





La fuerza nuclear débil interviene en ciertos fenómenos relacionados con la radiactividad. Con estos dos tipos de fuerzas no tenemos una experiencia directa en nuestra vida diaria, no “las sentimos”.

El electromagnetismo es la fuerza que nos explica los fenómenos eléctricos, magnéticos y lumínicos entre otros. Son ondas electromagnéticas las que llevan hasta ustedes los caracteres que Usted lee en este momento.



Finalmente, la fuerza de gravedad es la más débil de todas las cuatro pero la que finalmente sentencia el destino de los objetos materiales en el Cosmos.




Cuando observamos el cielo el único cambio que percibimos en él es el movimiento aparente del Sol y las estrellas, pero nunca pensamos en que esos puntos de luz allá en el firmamento sufren grandes cambios en el transcurso de sus vidas. Esa aparente inmovilidad se debe a las inimaginables distancias que nos separan de las estrellas. De igual manera tampoco percibimos cambios en nuestro Sol que está de nosotros a una distancia de 150 millones de kilómetros (lo que se llama una Unidad Astronómica), distancia que es recorrida por un rayo de luz en un tiempo de alrededor de ocho minutos, es decir, siempre vemos el Sol como era hace ocho minutos.



Todo en el universo se mueve, nada está en reposo y los cuerpos celestes tienen la tendencia a rotar sobre sí mismos o alrededor de otros. El Sol, por ejemplo, con un diámetro de 1.400.000 Km rota sobre su propio eje una vez cada 25 días, mientras que otra estrella a la que llamamos Régulo, la más brillante de la constelación de Leo y cinco veces más grande que el Sol, lo hace una vez cada 16 horas. El Sol y Régulo a su vez rotan alrededor del centro de la galaxia cada 225 millones de años.




El destino final de una estrella lo determina la fuerza de gravedad: nuestro Sol, dentro de 5000 millones de años, empezará a dejar de ser la estrella amarilla que conocemos y terminará sus días, primero como una “gigante roja” y finalmente como una “enana blanca”, una estrella de apenas unos cientos de kilómetros de diámetro, rotando muchísimo más rápido.





Pero hay estrellas mucho más grandes que el Sol donde la fuerza de gravedad las lleva a convertirse en cuerpos verdaderamente extraños. Estas estrellas acaban sus vidas en medio de un despliegue de pirotecnia cósmica espectacular: las capas más externas explotan llenando el espacio interestelar con nuevos elementos químicos que serán las semillas de futuros mundos; en tanto, la acción de una descomunal fuerza de gravedad causa la implosión del núcleo de la moribunda estrella. Este catastrófico fenómeno es lo que se conoce con el nombre de supernova. Durante la implosión del núcleo estelar la fuerza de gravedad obliga a que las partículas positivas, llamadas protones, se fusionen con las negativas, llamadas electrones. Ese acoplamiento cuántico lleva a la formación de las partículas neutras llamadas neutrones. Se ha originado entonces una estrella de neutrones: este es un cuerpo muy denso (un millón de toneladas por cada centímetro cúbico), pequeño (no más de 10 Km de radio) y que rota a velocidades de cientos de veces por segundo: alguna de estas estrellas gira 716 veces en un segundo, son verdaderos “trompos cósmicos”. Debido a la gran velocidad de rotación las estrellas de neutrones emiten de manera regular pulsos de luz y por eso también se les llama púlsares. Cuando estos objetos fueron descubiertos se pensó que esas señales de luz provenían de civilizaciones extraterrestres. La alegría duró poco cuando se demostró que los púlsares son las mismas estrellas de neutrones. Es posible que en el centro de una estrella de neutrones existan partículas atómicas aún no conocidas.



Una gigante roja iniciando su supernova



Estrella dividida por la acción de su supernova



Explosión y onda expansiva de una supernova


Si la fuerza de gravedad sigue presionando en una estrella de neutrones, la implosión de la materia termina en la formación del objeto más extraño del universo conocido: un agujero negro, una región del espacio-tiempo donde la fuerza de gravedad se hace tan sumamente intensa que ni siquiera la luz puede escapar de ella (la velocidad de escape está por encima de 300.000 Km/seg). Por eso no podemos verlos, pero eso no significa que los agujeros negros no existan. Sabemos de la realidad de su existencia por los espectaculares efectos que le causan a la materia que esté a su alrededor. Las leyes de la física actual (mecánica cuántica y teoría de la relatividad) no son suficientes para explicar el comportamiento del espacio y el tiempo en el interior de un agujero negro. Se hace necesaria una explicación cuántica de la gravedad para comprender racionalmente la naturaleza de esos objetos.

Se sabe que agujeros negros supermasivos se alojan en el centro de las galaxias. Por ejemplo, el que habita en el centro de nuestra Vía Láctea tiene una masa de 4,5 millones de veces la masa del Sol mientras que en el centro de otra galaxia se encuentra un monstruo cuya masa es 18.000 millones de veces la masa del Sol. Pero también los hay pequeños: existe uno que mide apenas unos 24 kilómetros de diámetro.

Los agujeros negros son la muestra de un doble triunfo: el de la fuerza de gravedad en la naturaleza y el de la teoría general de la relatividad de Einstein en el campo del pensamiento científico.


Agujero negro en plena absorción de gas, polvo y material de una estrella



Agujero negro absorbiendo una estrella cercana, expulsando chorros de rayos X