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Agujeros negros

La conocida frase "la realidad a veces supera a la ficción" se aplica perfectamente a los agujeros negros. Simplificando al extremo, podríamos definir a los agujeros negros como "trampas para la luz".

La primera exposición sobre los agujeros negros fue hecha por el profesor de Cambridge John Michell en 1783. El argumento expuesto por Michell para tratar de explicarlos era más o menos así: si se dispara una partícula (por ejemplo, una bala) hacia arriba en sentido vertical, su recorrido y velocidad se va frenando paulatinamente por la fuerza de la gravedad, hasta que finalmente la partícula dejará de ascender y empezará a bajar de regreso. Pero si la partícula tuviera suficiente velocidad, podría escapar de la gravedad de la Tierra y saldría hacia el espacio. La velocidad necesaria para lograr eso se llama “velocidad de escape”. La velocidad de escape para superar la gravedad del planeta Tierra es de 11 km/seg, y la velocidad de escape del Sol es de 617 km/seg. Como fácilmente puede comprobarse, la luz puede alejarse de la Tierra o el Sol con mucha facilidad, ya que su velocidad es mucho mayor que eso. Mientras más grande es la masa de un planeta o de un astro, mayor es la velocidad de escape necesaria para “escapar” de la gravedad del mismo. Pero si ese planeta o astro fuera lo suficientemente grande, la velocidad de escape podría alcanzar o hasta exceder la velocidad de la luz (300.000 km/seg); en ese caso, ni siquiera la luz podría escapar de él. Michell dedujo que podría haber estrellas de mucha más masa que el Sol, con velocidades de escape mayores que la velocidad de la luz. Obviamente no podríamos verlas, porque cualquier porción de luz que emitieran sería “devuelta hacia atrás” por la gravedad. Michell denominó a estos objetos “estrellas oscuras”; hoy se conocen como agujeros negros. Resumiendo: un objeto tan grande y denso que ni siquiera la luz puede escapar de él se llama agujero negro.

En la teoría de la relatividad general de Albert Einstein, el espacio y el tiempo están unidos y se comportan, para darnos una idea, como una laxa lámina de goma. La gravedad distorsiona ese plano en mayor o menor medida según la masa del objeto que la genera. Un planeta “pesado” produce algo así como un pozo que “estira hacia abajo” esa lámina de goma (como si fuera una canasta de basquet elástica alargada hacia abajo); un agujero negro es un pozo tan profundo y abrupto que cualquier cosa que se acerque lo suficiente a su pendiente caería directamente sin ninguna posibilidad de volver a salir de ahí (nunca podríamos rescatar la pelota del fondo de la canasta, digamos).

Si pasamos lejos de un agujero negro, nuestra trayectoria se curvaría hacia él, atraída por la gravedad. Pero si nos acercáramos más, directamente seríamos absorbidos en su interior. Eso mismo le ocurriría a cualquier cosa, incluso a un fotón de luz. Es decir que un agujero negro es una región donde la gravedad es tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar de ella. La “frontera” de un agujero negro se llama “horizonte de sucesos”. Más allá de esta frontera, uno se salva de la atracción inevitable del agujero negro; más acá de la frontera cae en el agujero negro inexorablemente. Es como si estuviéramos navegando en un río que termina en una gran cascada. Mientras estemos lejos del borde de la cascada, aún siendo atraídos por la corriente hacia ella, podríamos escapar de la misma si remáramos con la suficiente fuerza en sentido contrario; pero una vez en el borde de la cascada ya no tenemos escapatoria.

En la década de 1930 se determinó que debido al comportamiento del espacio-tiempo (esa “lámina laxa”) si un objeto brillante cayera más allá del horizonte de sucesos (“la frontera”) su materia brillante parecería “congelarse” en el momento mismo en que cruzara el horizonte; de ahí el término “estrella congelada”. Hoy sabemos que se necesitan estrellas con una masa mayor a 3 veces la masa del Sol para que se formen agujeros negros. Fue John Wheeler entre 1950 y 1967, quien con sus trabajos previó muchas de las propiedades de los objetos en los que se convierten las estrellas al colapsarse (o sea, los agujeros negros). Durante miles de millones de años, la presión térmica causada por los procesos que ocurren en su núcleo (convertir hidrógeno en helio) evitan que se colapse debido a su propia gravedad; pero cuando su combustible “nuclear” se agote, la estrella se contraerá. Dependiendo de su masa, en algunos casos puede mantenerse como una estrella enana blanca (de una masa 1,4 veces mayor a la del Sol). Si su masa es mayor, pasará a ser un agujero negro.

Hay agujeros negros de distinto tamaño, dependiendo de su masa. En el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, hay un agujero negro cuya masa es más de un millón de veces la del Sol y tiene un radio de diez millones de km.

No se sabe qué hay en el fondo de los agujeros negros (o sea, qué hay en el fondo de ese “pozo” en la laxa lámina del espacio-tiempo). Se supone que los agujeros negros terminan en punta, como un enorme cono, como una verdadera perforación en esa lámina espacio-tiempo. Pero muchos físicos plantean que podría ocurrir que el fondo de un agujero negro estuviera conectado con el fondo de otro agujero negro cercano. Esta unión de un agujero negro con otro se denomina “agujero gusano”. La idea teórica de que se podría pasar de un agujero a otro ha sido usada mucho en ciencia ficción para explicar la posibilidad de viajar en el tiempo. También especulan con que el agujero gusano sea la puerta de entrada a un universo diferente.

En 1974, Stephen Hawking afirmó que los agujeros negros emiten radiaciones, van perdiendo masa y se encogen paulatinamente debido a un progresivo escape de partículas del mismo, lo que estaría causado por el diferente comportamiento entre las partículas y sus correspondientes antipartículas. La complejidad del argumento que sostiene esta afirmación excede estas líneas, pero Hawking sostiene que a medida que el agujero negro se va encogiendo la emisión de partículas es cada vez mayor, y al final el agujero negro perderá toda su masa y desaparecerá.

Así que ojo, tratemos de mantenernos lejos de ellos porque te absorben y uno no sabe a dónde puede ir a parar una vez cayó en uno de esos embudos gigantes. Bueno, a lo mejor terminamos en un lugar mejor, quién sabe...

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