Què són?
Un forat negre és un lloc de l’espai que conté molta massa i on la gravetat és infinita; això vol dir que hi ha molta matèria (molt material, moltes «coses») i que està molt atapeïda en un espai molt petit. Malgrat el seu nom, un forat negre no és un forat, sinó un objecte extremadament dens amb una regió al voltant on el temps avança més lent, i l’espai s’estira com una goma elàstica. El podeu imaginar com un llençol de goma amb un pes molt i molt gran al damunt, tant, que sembla que hi hagi un pou al mig. Els forats negres són els llocs més densos i atapeïts de l’univers, i tenen tanta força que ho atreuen tot cap a ells, fins i tot la llum! És per això que no els podem veure directament.
La primera «imatge» d’un forat negre és molt recent: es va fer l’any 2019 amb un conjunt de radiotelescopis. La imatge mostra un cercle de llum al voltant d’un centre fosc, com si fos un dònut brillant amb un forat al mig. En realitat, no veiem el forat negre directament perquè no deixa escapar la llum. El que veiem és la seva ombra, al centre, i un anell brillant de gas molt calent al seu voltant.
Com es formen?
Els forats negres es poden classificar segons la seva mida i d’on venen. N’hi ha de dos tipus principals: els forats negres estel·lars i els forats negres supermassius, que viuen al centre de les galàxies. Els forats negres estel·lars neixen quan un estel gegant, molt massiu, arriba al final de la seva vida. Quan l’estel ja no té més energia per continuar brillant, el nucli s’encongeix i allibera molta energia, i les capes de gas més externes surten disparades a l’espai en una explosió que s’anomena supernova. El centre, en canvi, conté la matèria del nucli en un espai molt petit, i la gravetat allà és tan gran que impedeix que res més en pugui escapar. No obstant això, és molt difícil confirmar que el que queda dins és realment un forat negre, perquè no el veiem.
L’any 1970 vam poder confirmar per primera vegada la presència d’un forat negre estel·lar a la nostra galàxia. Va ser el forat negre anomenat Cygnus X-1, que es troba a la constel·lació del Cigne i té un estel molt proper (d’això en diem sistema binari). L’existència d’aquest forat negre es va poder confirmar gràcies a la presència d’aquest estel. El forat negre li xucla matèria que, abans de caure, s’escalfa i emet una llum invisible amb telescopis òptics, però molt energètica. D’aquesta llum en diem raig X, com els que es fan servir per fer radiografies dels ossos. A més, aquests sistemes binaris poden expulsar gas molt calent que emet ones de ràdio i raigs gamma, una llum que és encara més energètica que els raigs X!
Des de fa ben poc, l’any 2023, i gràcies a mesures molt precises de la posició dels estels obtingudes amb el satèl·lit Gaia, hem pogut detectar la presència de forats negres «tranquils», que no xuclen gaire material i, per tant, emeten molt poca llum [Sara Rastello 
]. Els hem trobat gràcies al fet que podem mesurar l’òrbita de l’estel company, que sí que es pot veure. Aquests forats negres acostumen a tenir una massa d’entre 3 i 100 vegades la massa del nostre Sol. És a dir, és com si agaféssim molts Sols i els comprimíssim en un espai molt petit.
Hi ha forats negres que són moltíssim més massius i que es troben al centre de les galàxies. Per exemple, el que hi ha al centre de la nostra galàxia, la Via Làctia, amb una massa que es correspon a uns quatre milions de vegades la massa del nostre Sol [Andrea Ghez ]. Aquest tipus de forats negres no neixen tan gegants, sinó que han anat creixent a poc a poc durant molt de temps. És com si fossin una bola de neu, que comença sent petita i es fa cada cop més gran. Aquest creixement lent i continu és un tema molt estudiat en l’astronomia actual. Es creu que aquests forats negres supermassius tenen un paper clau en l’evolució de les galàxies, ja que l’energia que emeten és capaç d’expulsar el gas que forma estels i, per tant, impedir que les galàxies deixin de formar estels [Mar Mezcua ].
Com evolucionen?
Pensem que la majoria dels forats negres estel·lars neixen a partir de la mort d’estels molt massius. Després, poden créixer si hi ha gas o estels propers que són atrets i atrapats dins del forat negre. Aquest és el cas del forat negre que hi ha al centre de la nostra galàxia, que s’ha anat alimentant durant milions d’anys des que es va formar.
Fa poc temps que sabem que els forats negres també poden xocar i unir-se, i formar-ne un de sol encara més gran i més massiu. Quan passa això, es produeixen unes ones molt especials en què l’espai vibra, anomenades ones gravitacionals, que es van detectar per primera vegada l’any 2015.
En aquest vídeo podeu veure una simulació de dos forats negres que s’estan unint. S’hi pot apreciar com l’espai i el temps al voltant dels forats negres estan fortament distorsionats:
L’indret on es troba un forat negre és clau per entendre’n l’evolució [Núria Torres-Albà ]. Quan un forat negre és en una zona tranquil·la, sense gaire material al seu voltant, poden passar milions d’anys sense gairebé cap canvi.
Què passaria si ens acostéssim a un forat negre?
Al principi no passaria res estrany. De lluny, es comporta com qualsevol altre objecte molt massiu, com un estel. Ara bé, si ens hi acostéssim massa, la seva força seria tan gran que ja no en podríem escapar. A prop del forat negre, a més, els objectes poden estirar-se cap al centre del forat tot girant molt ràpidament al voltant, com si quedessin atrapats en un remolí d’aigua gegant, i els rellotges van més lents que a la resta de l’univers!
La bona notícia és que els forats negres són molt lluny de la Terra i no ens afecten. A més, no són aspiradores còsmiques que s’ho empassen tot, només atrauen els objectes que s’hi acosten massa. De fet, si el Sol es convertís en un forat negre amb la mateixa massa, la Terra continuaria girant al voltant seu tal com fa ara. Les diferències més grans serien que no tindríem llum de dia i faria molt més fred.
