TON 618 (abreviatura de Tonantzintla 618) és, a dia de hui, la gran balena còsmica. Ostenta el rècord del major astre trobat a l'univers.

Es tracta d'un forat negre ultramassiu localitzat en la direcció del pol sud galàctic, a més de 10.400 milions d'anys llum de distància. Amb una massa superior a 50 mil milions de sols i un diàmetre de 2.600 unitats astronòmiques (390 mil milions de quilòmetres), la seua densitat és de tan sols 0,004 kg/m³, unes 300 voltes inferior a la de l'aire.

TON 618 pertany a una categoria d'astres tan desmesurats que costa acceptar-los: els forats negres ultramassius.

Mides i mides

La publicació de la primera imatge d'un forat negre va ser una fita astronòmica sense precedents. No sols es va aconseguir observar el remolí de gas incandescent (disc d'acreció) que envolta una regió fosca en la galàxia M87 (ombra del forat negre), sinó que a més es va confirmar una de les prediccions de la relativitat general d'Einstein.

M87 pertany a la categoria de forats negres supermassius (SMBHs per les seues sigles en anglès), aquells que superen les 100.000 masses solars. Un altre exemple és Sagitari A*, en el centre de la Via Làctia, quatre milions de voltes més massiu que el Sol.

No obstant això, aquests colossos queden reduïts a la mínima expressió en comparació amb els forats negres ultramassius, els de major grandària trobats fins hui. Encara que no hi ha un clar consens quant al seu rang de masses, aquestes superen amb escreix els 10 mil milions de masses solars.

Aquests veritables gegants còsmics superen el que es pot imaginar.

Més grans fins i tot que el sistema solar

Les dimensions d'un forat negre estan relacionades amb el radi del seu horitzó de successos, aquella superfície de no retorn de la qual ni tan sols la llum pot escapar. I aquest radi és directament proporcional a la seua massa, és a dir, en duplicar la massa d'un forat negre també es duplicarà la seua grandària.

Ací van algunes xifres per fer-se una idea. Mentre que el forat negre estel·lar GAIA BH3 posseeix 33 masses solars i un radi d'uns 97 km, M87 abastaria tres voltes la distància entre el Sol i Plutó

Però els autèntics titans superen amb escreix aquests números. Així, el forat negre ultramassiu ubicat en la galàxia Abell 1201 (33 mil milions de sols) equivaldria a 651 voltes la distància Terra-Sol. D'altra banda, TON 618 (el major astre trobat fins hui) tindria unes dimensions d'1,3 voltes la distància entre el Sol i Sedna, un dels objectes més allunyats coneguts del sistema solar.

No serien tan perillosos (a prop del seu horitzó de successos)

Encara que podria semblar paradoxal, aquests veritables monstres no serien tan lesius a prop de la seua frontera o horitzó de successos. I la raó rau en el valor limitat de les seues forces de marea, en comparació amb els seus homòlegs de menor massa.

Però, en què consisteixen aquestes forces de marea?

Tècnicament, mesuren la diferència en l'acceleració de la gravetat entre dues posicions d'un camp gravitatori.

Així, per exemple, si un intrèpid astronauta d'1,80 m d'estatura estiguera situat de peu sobre l'horitzó de successos de TON 618, la gravetat superficial que experimentaria (en un anàleg a la gravetat newtoniana) seria d'uns 250 m/s² (recordem els 9,8 m/s² a la superfície terrestre). Certament es tractaria un valor elevat però no afectaria la integritat del viatger, ja que, a causa de les reduïdes forces de marea, aquests 250 m/s² serien pràcticament els mateixos al seu cap que als seus peus.

El panorama canviaria radicalment en un forat negre estel·lar com GAIA BH3, les forces de marea del qual són immenses. Ara, l'astronauta sentiria una acceleració de la gravetat de 4,6 m/s² al seu cap (quasi la meitat que a la Terra)… però uns 17.000.000 m/s² als seus peus. Seria destrossat fins i tot abans d'acostar-se a aquesta superfície de no retorn, patint el denominat procés de espaguetització.

Menys densos que l'aire

El concepte de densitat d'un sistema material com la quantitat de matèria continguda en un determinat volum sembla bastant intuïtiu. Així, la densitat de l'aigua destil·lada és de 1.000 kg/m³ i la del plom 11.340 kg/m³.

Però com definim la densitat d'un forat negre? Recordem que són regions del cosmos pràcticament buides amb tota la seua massa concentrada en un punt, la singularitat.

Per a realitzar el càlcul, cal dividir la seua massa entre el volum determinat pel seu horitzó de successos. Com a resultat, la densitat d'un forat negre és inversament proporcional al quadrat de la seua massa, és a dir, en duplicar la seua massa es reduirà la seua densitat en un factor 4.

M87 té una densitat de 0,43 kg/m³ (la meitat del gas amoníac), mentre que TON 618, el valor del qual arriba als 0,004 kg/m³, és unes 300 voltes menys dens que l'aire.

Bilions de voltes més energètics que el Sol

I com han sigut descoberts aquests forats negres ultramassius?

En la majoria dels casos s'han identificat per la seua descomunal emissió d'energia associada als quàsars, galàxies amb nuclis actius en els centres dels quals hi ha SMBHs. Tornant a TON 618, la seua potència d'emissió és d'uns 140 bilions de sols, fent-lo un dels objectes més brillants de l'univers.

Existeix un altre mètode de detecció basat en el fenomen de lent gravitatori, consistent en la desviació d'un feix de llum procedent d'una font llunyana quan passa prop d'un objecte molt massiu (com una galàxia o un forat negre).

Així va ser com es va detectar el colós Abell 1201. La desviació de la trajectòria dels feixos lluminosos detectada és de tal magnitud que sols un forat negre ultramassiu de 33 mil milions de masses solars pot ser el responsable.

Possibles límits a les seues descomunals masses

És possible l'existència de forats negres ultramassius amb una massa superior a TON 618?

No tenim una resposta clara a aquesta pregunta. Mentre uns estudis marquen un límit de 100.000 milions de masses solars, altres investigadors proposen una nova espècie de forats negres, els anomenats “extraordinàriament massius”, que podrien superar aquesta eventual cota superior.

Potser el rècord que ostenta TON 618 com el major astre trobat a l'univers siga superat en els anys vinents. El que no hi ha dubte és que serà, si es produeix, un altre nou i apassionant fita en la història de l'astronomia.

Óscar del Barco Novillo, Professor associat. Departament de Física (àrea d'Òptica)., Universitat de Múrcia

Aquest article va ser publicat originalment en The Conversation.