Cuánto pesa un agujero negro comparado con el Sol

El Sol tiene una masa de 1,989 × 10³⁰ kilogramos. Esa cifra es tan grande que en astrofísica dejó de tener sentido usar kilogramos y se inventó una unidad propia: la masa solar (M☉). Cuando hablamos de agujeros negros, esta unidad se vuelve indispensable, porque sus masas van desde unas pocas veces la del Sol hasta miles de millones de veces más. Vamos a comparar cifras reales, sin vaguedades.

Qué es exactamente una masa solar

Una masa solar equivale a 1,989 × 10³⁰ kg, es decir, casi dos mil trillones de trillones de kilogramos. Es la referencia estándar en astrofísica porque comparar objetos gigantes en kilogramos genera números inmanejables. Decir «este agujero negro tiene 10 masas solares» es mucho más claro que escribir 1,989 × 10³¹ kg.

El Sol, con toda su masa, representa el 99,86% de la masa total del sistema solar. Si quieres ver cómo se compara con los planetas que orbitan a su alrededor, puedes revisar cuánto pesa la Tierra frente a otros planetas del sistema solar, un buen punto de referencia antes de saltar a escalas todavía mayores.

Masa de un agujero negro comparada con el Sol: los tres tipos

No todos los agujeros negros pesan igual. Se clasifican en tres grandes categorías según su masa:

• Agujeros negros estelares: entre 3 y 100 masas solares, formados por el colapso de estrellas masivas.
• Agujeros negros de masa intermedia: entre 100 y 100.000 masas solares, un rango poco estudiado y difícil de detectar.
• Agujeros negros supermasivos: desde 100.000 hasta miles de millones de masas solares, alojados en el centro de las galaxias.

La diferencia entre el extremo inferior y el superior es de un factor de mil millones. Esa brecha es mayor que la que existe entre un grano de arena y una montaña.

Cuánto pesa un agujero negro estelar típico

Cygnus X-1, uno de los agujeros negros más estudiados, tiene una masa estimada de 21,2 masas solares. Eso equivale a 4,22 × 10³¹ kg. Para formarse, la estrella progenitora necesitó tener originalmente más de 20 masas solares antes de colapsar, ya que buena parte de su masa se pierde en la explosión de supernova previa.

El límite mínimo teórico para un agujero negro estelar es de 3 masas solares (el límite de Tolman-Oppenheimer-Volkoff). Por debajo de ese valor, el objeto colapsado es una estrella de neutrones, no un agujero negro.

Cuánto pesa un agujero negro supermasivo

Sagitario A*, el agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea, tiene una masa de 4,3 millones de masas solares. En kilogramos, eso son 8,55 × 10³⁶ kg. Comparado con Cygnus X-1, es más de 200.000 veces más masivo.

Pero Sagitario A* es modesto frente a otros casos documentados. TON 618 tiene una masa estimada de 66.000 millones de masas solares, lo que lo convierte en uno de los agujeros negros más pesados conocidos. Multiplicar esa cifra por la masa del Sol da un resultado de 1,31 × 10⁴¹ kg, una cantidad que supera la masa combinada de miles de galaxias enteras si las comparásemos solo por estrellas.

Para hacerte una idea de la escala del tamaño de la galaxia que alberga a estos gigantes, conviene revisar qué tamaño tiene la Vía Láctea expresado en años luz, porque la masa y el tamaño galáctico están íntimamente conectados.

Masa solar vs agujero negro: por qué la comparación no es lineal

Un error común es pensar que el tamaño físico de un agujero negro crece igual que su masa. No es así del todo, pero sí hay una relación directa entre masa y radio de Schwarzschild (el tamaño del horizonte de eventos):

• Un agujero negro de 1 masa solar tiene un radio de Schwarzschild de 2,95 km.
• Sagitario A*, con 4,3 millones de masas solares, tiene un radio de aproximadamente 12,7 millones de km, aproximadamente 18 veces el radio del Sol.
• TON 618, con 66.000 millones de masas solares, tendría un radio de Schwarzschild de unas 1.300 unidades astronómicas, más grande que la órbita de muchos objetos del sistema solar.

Esto significa que, a diferencia de una estrella, un agujero negro supermasivo puede tener una densidad promedio menor que el agua, pese a concentrar una masa descomunal, simplemente porque su volumen también es enorme.

Cómo se calcula la masa de un agujero negro

Los astrofísicos no pesan un agujero negro directamente: observan su efecto gravitatorio sobre objetos cercanos. Los métodos principales son:

• Órbitas de estrellas cercanas: se mide la velocidad orbital de una estrella o gas alrededor del agujero negro y se aplica la tercera ley de Kepler.
• Disco de acreción: se analiza la radiación emitida por el material que cae hacia el agujero negro, lo que revela su masa y su tasa de crecimiento.
• Ondas gravitacionales: en fusiones de agujeros negros, el patrón de la señal detectada por observatorios como LIGO permite calcular las masas de ambos objetos con gran precisión.

La primera fusión de agujeros negros detectada por ondas gravitacionales, en 2015, involucró objetos de 36 y 29 masas solares que se fusionaron en uno de 62 masas solares, liberando el equivalente a 3 masas solares en pura energía gravitacional.

Pasar de masas solares a kilogramos y toneladas

Trabajar con masas solares es útil en astrofísica, pero a veces necesitas expresar esas cifras en unidades más manejables para comparaciones o cálculos concretos. Si te interesa convertir la masa resultante a toneladas métricas para hacerte una idea más terrenal de la magnitud, puedes usar la calculadora de kilogramos a toneladas métricas de Glosaria: introduces el resultado en kilogramos de tu cálculo con masas solares y obtienes al instante su equivalente en toneladas, sin errores de conversión manual.

Por ejemplo, la masa de Cygnus X-1 (4,22 × 10³¹ kg) equivale a 4,22 × 10²⁸ toneladas. Son cifras que ninguna calculadora estándar maneja bien sin notación científica, así que una herramienta especializada evita errores de conversión de unidades.

Qué límites de masa existen para los agujeros negros

Existe un límite inferior claro (3 masas solares), pero el límite superior es más discutido. Los modelos actuales sugieren que los agujeros negros supermasivos no pueden crecer indefinidamente porque la acreción de materia se autolimita: al alcanzar cierta masa, la radiación emitida por el disco de acreción empuja el gas circundante y frena el crecimiento.

El límite teórico superior estimado ronda las 50.000 millones de masas solares, aunque objetos como TON 618 se acercan mucho a ese techo, lo que genera debate sobre si existen mecanismos de crecimiento aún no comprendidos, como fusiones directas entre agujeros negros ya supermasivos.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es el agujero negro más pesado conocido?

TON 618 es uno de los candidatos más pesados conocidos, con una masa estimada de 66.000 millones de masas solares, equivalentes a 1,31 × 10⁴¹ kilogramos. Se encuentra a unos 10.400 millones de años luz de la Tierra.

¿Cuántas masas solares tiene el agujero negro de la Vía Láctea?

Sagitario A*, el agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia, tiene una masa de aproximadamente 4,3 millones de masas solares, lo que equivale a 8,55 × 10³⁶ kilogramos.

¿Cuál es la masa mínima para que algo colapse en un agujero negro?

El límite teórico mínimo es de 3 masas solares, conocido como límite de Tolman-Oppenheimer-Volkoff. Por debajo de ese valor, el objeto colapsado resultante es una estrella de neutrones en lugar de un agujero negro.

¿Por qué se usa la masa solar en lugar de kilogramos para medir agujeros negros?

Porque las cifras en kilogramos son tan grandes que resultan poco manejables y difíciles de comparar mentalmente. Usar la masa solar como unidad de referencia (1,989 × 10³⁰ kg) permite comparar objetos astronómicos con números mucho más pequeños y comprensibles, como decir «10 masas solares» en lugar de «1,989 × 10³¹ kilogramos».

¿Puede un agujero negro perder masa con el tiempo?

Sí, mediante un proceso llamado radiación de Hawking, aunque es extremadamente lento. Para un agujero negro de masa estelar, el tiempo necesario para evaporarse completamente supera con creces la edad actual del universo, por lo que en la práctica su masa solo aumenta al absorber materia cercana.