Cúmulos de oscuridad de los que la luz no escapa. Acumulaciones de masa que desafían todas las leyes de la física. ¿Posibles portales espacio temporales? Todo esto y más, en el nuevo episodio. Dentro intro.

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En el corazón de nuestra Vía Láctea se encuentra Sagitario A, un agujero negro super masivo. La NASA logró hacerle una foto al anillo de gas que lo rodea en 2019, pero… ¿qué es un agujero negro realmente?

Intro

Desde que el ser humano tiene memoria, siempre ha mirado al cielo. Estrellas, planetas, constelaciones y demás movidas del inmenso, insondable, oscuro, aterrador, insultantemente largo a lo ancho y ancho a lo largo, caótico por naturaleza y nada acogedor espacio. Pero… ¿conoces el origen de sus historias? Empieza Astro.

Definiciones

Lo primero cuando hablamos de agujeros negros, es hablar de qué es un agujero negro. Porque la cultura popular y la ciencia ficción nos han metido en la cabeza qué cosas sí son agujeros negros, pero no han terminado de definir qué es uno.

Un agujero negro es es una región del espacio cuyo interior posee una concentración de masa tan sumamente elevada que su propia gravedad impide que nada, ni siquiera la luz, puede escapar de su interior. Es tan alta que literalmente se rompen las reglas conocidas de la física.

En el borde del agujero negro, o mejor dicho, el borde del propio agujero negro es lo que se conoce como horizonte de sucesos. El horizonte es una frontera por la que lo que pasa a un lado no llega nunca a afectar al otro lado. Como Andorra y los impuestos en España, vamos.

(Atención: NOMBRE EN ALEMÁN EN EL SIGUIENTE PÁRRAFO. Se lee esvartschild)

Estas definiciones son terriblemente recientes. Sí, es cierto que algunos científicos, allá por el siglo 18, predijeron lo que sería un agujero negro: una masa elevada de la que no podría escapar la luz. Pero los científicos de aquella época no se aclaraban con lo de sí la luz es una onda o una partícula, así que ni caso les hicieron. Habría que esperar hasta 1915, para que Einstein publicase su teoría de la relatividad general. A los pocos meses, un científico alemán de origen judío, Karl Svarschil, describió correctamente qué es un agujero negro.

Mitología

Algunos pensaréis ahora mismo que un concepto tan nuevo debería tener pocas apariciones en la mitología clásica, y por eso nos hemos saltado la parte de mitología. Y tendríais razón, técnicamente. ¿Pero qué es un agujero negro, si no un cúmulo de oscuridad que devora toda luz?

Ah, pero oscuridades que devoran toda luz sí que podemos encontrar en mitologías. Rápido, a los griegos! La deidad de la oscuridad, la que llenaba todos los rincones y agujeros del mundo… Érebo. ¿Que hacía Érebo? Dejarse arrastrar. No no, literalmente. Su hermana Nicte, diosa de la noche, arrastraba su oscuridad por la bóveda celeste para apagar la luz. Es que a Helios se lo inventaron más tarde, por aquel entonces el aire era lo que brillaba.

En el episodio del Sol mencionamos que todas las noches, Ra luchaba contra la serpiente oscura Apofis, con la ayuda de Seth. El objetivo de Apofis no era solamente comerse a Ra, dios de la luz, sino también acabar con el orden cósmico. Acabar con la luz, romper las reglas del universo… No queremos decir que los antiguos egipcios hablasen de agujeros negros, pero lo dejamos caer.

En la tradición hindú, Raju es el dios celestial de la oscuridad y los eclipses. A Raju normalmente se le considera como un demonio, pero se relacionaba con los principales dioses. De manera interesada, ayudó en una investigación solamente para beber del elixir de inmortalidad. Cuando los dioses se dieron cuenta, le arrancaron la cabeza, pero ya era tarde: era inmortal. Así que su cabeza y su cuerpo están flotando por el aire, y son los responsables de comerse la luna y defecarla cada 28 días, así como de los eclipses de sol.

Ciencia

Bueno, sí es verdad que no había tanta mitología. Volvamos con la ciencia.

Un agujero negro se forma tras el colapso de una estrella sobre sí misma. La misma gravedad que mantiene una estrella enana blanca estable sigue apretando, comprimiéndola hasta el punto que los átomos comienzan a aplastarse. Así que se convierte en una estrella de neutrones. En este punto, y dependiendo de la masa de la estrella de neutrones, la gravedad puede aumentar enormemente al acercarse demasiado los átomos. Como si el vagón del metro ya estuviera lleno, pero encima entrase aún más gente. Así que las partículas de neutrones implosionan, aplastándose más, logrando como resultado un agujero negro.

Para que os hagáis una idea de cómo de comprimidos están los agujeros negros, imaginaros a la tierra. Ahí, toda ella, con sus casi 13mil kilómetros de diámetro. Bueno, pues un agujero negro con la masa de la tierra tendría un diámetro de… 2 centímetros!   Y aún así, su gravedad es tan alta que podría seguir manteniendo a la luna en órbita.

La masa de un agujero negro está tan concentrada que incluso los científicos tienen problemas para medirla. Sagitario A, el agujero negro supermasivo que es el centro del Vía Láctea, se estima que tiene en torno a 3,7 millones de soles de masa. Pero anteriormente se había estimado por encima de 4 millones. El de la galaxia Andrómeda, entre 110 y 230 millones de soles, casi el doble. El más grande medido, centro de una galaxia 10mil veces más grande y brillante que nuestra Vía Láctea, 40mil millones de soles. Y la teoría dice que hay otro, que aún no se ha podido medir, que se teoriza que está entre 3mil, y 310mil millones de masas solares. Tú da rango, que dando rango, ya se mide.

La gravedad de un agujero negro es tan alta que, si un astronauta entrase en uno, moriría inmediamente debido a la atracción gravitatoria de sus pies. La diferencia sería tan grande que se estiraría como un espagueti. Y dado que la gravedad también altera el paso del tiempo, un observador en la tierra podría ver esta muerte como una lenta agonía espacial.

Aunque, para eso, tendría que ser capaz de verlo. En el momento que un cuerpo atraviesa el horizonte de sucesos, es como si hubiese dejado de existir. En ese mismo instante, toda luz, toda información que pudiese emitir, pasa a estar atrapada para el resto de la eternidad en el interior del agujero negro.

Pero, si ni la luz ni la información escapan de un agujero negro, ¿cómo podemos saber entonces que la gravedad es tan alta? Los científicos, en su infinito conocimiento, han aprendido a medir los agujeros negros no por el agujero negro en sí, si no por cómo afecta a las cosas a su alrededor. La curvatura en el espacio tiempo, o cómo se modifica la trayectoria de los rayos de luz, permiten a los científicos conocer las tres propiedades de un agujero negro.

Estas propiedades son: su masa, su carga eléctrica, y su momento angular o velocidad de rotación. La carga y la rotación pueden ser cero, lo cual hace que haya varios tipos de agujero negro. También se pueden clasificar según su masa, desde el reino cuántico hasta de varios millones de masas solares. La ciencia: clasificando hasta las incógnitas del universo

Espera, espera, te oigo decir. ¿Reino cuántico? ¿Un agujero negro, un cúmulo de masa enorme reducido a una masa… de no más que átomos? Es una de las consecuencias de romper las reglas de la física, oyente.

Todo agujero negro, por definición, tiene en su interior una zona en la que se concentra una gran cantidad de masa en un volumen cero. Esto hace que la densidad en ese punto sea infinita. De hecho, los científicos ni siquiera tienen claro si toda la masa del agujero negro se concentra únicamente en esa singularidad.

En una singularidad, las normas de la relatividad dejan de tener sentido. En realidad, la teoría cuántica debería ser capaz de explicar qué pasa en estos puntos, pero es que no hay manera de mezclar relatividad con teoría cuántica. Es como el aceite y el agua, o la factura de la luz y la alegría, no pueden ir juntas.

A ver, hay algunos científicos que dicen que eso de la singularidad no tiene sentido, y han propuesto otra teoría alternativa. Esta dice que no es un punto, sino una zona finita de masa muy elevada… Pero… ni sí ni no. Esto es lo que tiene no poder abrir un agujero negro y comprobarlo: tenemos muchas teorías que explican lo que pasa, pero ninguna prueba definitiva y absoluta.

Hawking

Bueno, vamos a admitir que os hemos engañado un poco. Sí, es cierto que puede haber agujeros negros de tamaño cuántico, y sí, ni siquiera la luz escapa de un agujero negro. Pero Stephen Hawking… ya sabéis, científico, muy inteligente, iba en silla de ruedas y tenía paralizado casi todo su cuerpo, falleció en 2018… El caso, Stephen Hawking demostró que los agujeros negros sí escupen un poquito de masa. Y, cuanto más pequeños sean, más masa pierden.

Dice la teoría cuántica que una pareja de partículas pueden aparecer en cualquier momento, en cualquier parte. Es una posibilidad remotamente baja, pero no es 0. En condiciones normales, esta pareja de partículas se autodestruye, y devuelve al universo la energía utilizada en su aparición. Pero, ¿y si da la casualidad de que aparecen justo en el horizonte de sucesos? ¿Y si encima aparece cada partícula a un lado de la frontera? Pues Stephen Hawking pensó mucho en esto, y llegó a la conclusión de que, en estos casos, las partículas no podrían nunca llegar a autodestruirse juntitas. Y si no se destruyen, la partícula que está fuera del agujero negro… pues quedaba libre para vivir su vida de partícula subatómica. Y así, la partícula se iba con el poquito de energía que había usado del agujero negro para formarse. Y partícula a partícula, agujeros negros de unos pocos átomos pues tienen sus años de existencia contados.

Agujeros negros y viajes

Algunos a lo mejor os preguntáis ahora como es un agujero negro. ¿Es una zona del espacio en simplemente negro? ¿Cómo si faltase un trozo de universo cuando miras? Pues no exactamente. La mejor representación de un agujero negro la tenemos en la película Interstellar, estrenada allá por el año 2014. En esta película, se mostraba el agujero negro como una bola de oscuridad rodeada de brillantes líneas arqueadas. Y esto es lo que los científicos dicen que sería: una bola rodeada de gas caliente y muy brillante. Y que, por efecto masivo de la gravedad, doblaría los rayos de luz que pasan cerca. Esta curvatura es tan extrema que aunque veamos la parte más cercana correctamente, las partes más alejadas se ven en modo espejo. Arriba es abajo, la izquierda es la derecha…

También en Interstellar utilizan un agujero negro para viajar a través del espacio y el tiempo. Aunque la relatividad no dice que sea falso, no tiene claro cómo de cierto sería. Una de las soluciones de las ecuaciones de Einstein habla de la existencia de agujeros blancos, volúmenes de espacio que expulsan masa pero no admiten la entrada de materia. La teoría dice que si un agujero negro y uno blanco entrasen en contacto, se debería poder viajar a través de ellos, y que luego inmediatamente ambos colapsarían.

Pero esto no ha parado a Hollywood de mostrar agujeros negros en el cine a través de los que viajar. En Star Trek, Spock atraviesa un agujero negro y viaja al pasado. Aquí es donde los científicos no creen que realmente se pueda, y menos a través de un agujero negro. Stephen Hawking organizó una fiesta para viajeros del tiempo el 28 de junio de 2009. A las 12:00 del mediodía, Stephen Hawking se instaló frente a la puerta de entrada de un elegante salón de la Universidad de Cambridge, en Reino Unido, y esperó. No se presentó nadie, así que o la policía del tiempo tiene vetado el acceso a esta fiesta, o malas noticias para aquellos que están esperando viajar en el tiempo para ganar la lotería.

Cierre

Ojalá nosotros pudiésemos viajar en el tiempo para traerte este programa de nuevo, pero no es posible. Muchísimas gracias por habernos escuchado, y esperamos que te haya gustado este nuevo episodio. Recordad que podéis seguirnos en twitter e instagram, y recuerdos a nuestro amigo Nerdlux, que nos ha dado nuestra nueva broma favorita.

¡Astro el siguiente episodio!