El acertijo de los agujeros negros

EL ACERTIJO DE LOS AGUJEROS NEGROS[1]

Por Mauricio-José Schwarz

¿Qué es una cosa capaz de “comerse” todo, incluso la luz; es tan densa que su atracción gravitacional es millones de veces mayor que la de la Tierra y todos los astrónomos están seguros de que existe, aunque nadie sabe con certeza si ya se ha encontrado alguna?

Esto, que parece una adivinanza absurda, es un “agujero negro” y se trata de un poderosísimo trozo de nada en el espacio que los físicos llaman una singularidad.

 

INSTRUCCIONES PARA HACER UN AGUJERO NEGRO

Todos sabemos que cualquier cuerpo físico ejerce una fuerza gravitacional, esto es, atrae hacia su centro a todos los demás fragmentos de materia del universo. Sin embargo, cada objeto también atrae hacia su centro a sus capas superiores. Imaginemos una pelota de cobre con una cubierta de acero y una última cubierta de plomo. Toda la pelota, formada de tres metales, atraerá a los objetos a su alrededor obedeciendo las leyes de la gravitación; pero también las capas de plomo y acero estarán siendo atraídas hacia el centro de la pelota. Esto significa que todos los cuerpos del universo están “cayendo hacia sí mismos”.

En realidad, esto no es tan terrible como parece, puesto que las muchas otras fuerzas del universo compensan esta caída. Pero ahora tomemos un trozo de materia considerable, digamos, una estrella de mil veces el tamaño del sol. Todas las estrellas tienden a agotar su fuente de energía, que es una reacción nuclear de fusión similar a la que hace que una bomba de hidrógeno funcione. Y nuestra estrella de experimentación no será una excepción. Dejamos que su combustible se agote y esperamos algunos millones de años para que se enfríe.

Ya fría, veremos que los átomos de su superficie no están ya equilibrados por el calor y la reacción nuclear, y son atraídos hacia el centro. Nuestra estrella empieza, cada vez más rápidamente, a “caer hacia sí misma”. Nosotros, que estamos afuera, veremos cómo con el paso de los milenios se comprime cada vez más y más, y más…

¿Cuál es el límite?

Ninguno, de acuerdo a los astrónomos.

O sea, que toda la masa de una estrella mucho mayor que el sol puede comprimirse hasta medir, por ejemplo, lo mismo que una cabeza de alfiler. Y una cosa así pesa mucho.

EL PESO DE LA -LUZ

Uno de los conceptos más curiosos desarrollados por el gran físico Albert Einstein es aquél que nos dice que la luz se comporta, al mismo tiempo, como onda y como partículas. Bien, si la luz se compone de partículas, esto significa que tiene un peso determinado.

Imaginemos por un momento que estamos parados en un agujero negro, y digo imaginemos porque tal hazaña sería imposible, pues quedaríamos instantáneamente aplastados ya que pesaríamos varios miles de toneladas en una de esas singularidades. Pero supongamos que lo logramos y tomamos una linterna de mano para hacer señales a nuestra nave, que espera en órbita el informe de nuestro viaje. veremos un fenómeno que es, al fin y al cabo, el que da su nombre a los agujeros negros: el haz de luz de nuestra linterna no subirá sino que literalmente se caerá y la materia de la luz será absorbida por el cuerpo del agujero negro. La gravedad del agujero negro es tal que no permite ni siquiera la salida de la luz. Por tanto, y puesto que nada puede viajar a mayor velocidad que la luz, según la teoría de la relatividad de Einstein, observamos que nada puede salir de un agujero negro. Toda la energía del universo no sería suficiente para sacar un alfiler del radio de acción de un agujero negro.

¿ASPIRADORAS ESPACIALES O PUERTAS A OTROS UNIVERSOS?

El radio de acción de un agujero negro es la zona dentro de la cual su atracción gravitacional es tal que ya resulta imposible escapar. El tamaño de esta zona depende del tamaño y de la masa del agujero negro y puede ser de una fracción de milímetro o de varios centenares de millones de kilómetros.

Así que cualquier cosa que caiga en un agujero negro está irremediablemente “perdida y jamás podrá volver a ver la luz. Ante tal condena, algunos físicos han propuesto la ensoñadora teoría de que los agujeros negros sean puertas de acceso a otros universos o bien caminos “alrededor” del espacio que permitirían los viajes a mayor velocidad que la luz.

Sin embargo, no podemos saber aún la verdad con respecto al fin último de la materia que cae a un agujero negro, puesto que jamás se ha descubierto la existencia real de uno de estos singulares cuerpos estelares. Esto no resulta tan extraño, puesto que ya hemos visto que los agujeros negros no pueden emitir luz, ni ningún tipo de materia. Son silenciosos moradores del universo que viajan por el espacio absorbiendo todo lo que encuentran. Al absorber materia y energía crecen, pero no en tamaño real, sino en densidad y masa, aumentando así su radio de acción. Sin embargo, hay cosas que deben existir, de acuerdo a nuestras teorías sobre el universo que nos rodea, y son legión las pruebas que demuestran la necesidad de la existencia de agujeros negros en el universo tal y como lo concebimos.

Pero existen formas de detectar la existencia de agujeros negros sin verlos físicamente. Los podemos descubrir por sus efectos.

Muchas estrellas, a diferencia de nuestro sol, andan “en parejas”; se trata de estrellas “binarias” que, en vez de tener un sistema solar o ser solitarias, giran una alrededor de la otra. La estrella más cercana al sol, Sirio, es realmente una estrella binaria, aunque la compañera de la estrella que nosotros alcanzamos a ver ya está prácticamente apagada. Los astrónomos han planteado la posibilidad de una pareja de estrellas en la cual una se haya convertido en un agujero negro y esté absorbiendo lentamente la materia de su compañera. Lo que nosotros observaríamos sería una especie de “remolino estelar” y, de hecho, los astrónomos parecen haber descubierto un fenómeno que cumple esos requisitos en una pareja de estrellas situadas en la constelación de Escorpión. Otro lugar donde, al parecer, existe un agujero negro, es la Constelación del Cisne, donde la estrella Cygni X-I parece tener una gemela negra. Los físicos, sin embargo, consideran que debe haber varios agujeros negros en cada galaxia.

EL NUEVO OBSERVATORIO ORBITAL BUSCA AGUJEROS NEGROS

Un gigantesco observatorio orbital recientemente lanzado por los científicos de Estados Unidos tiene montado, entre otros muchos instrumentos, el mayor telescopio de rayos X del mundo. Así como los telescopios ópticos registran la luz emitida por los cuerpos celestes y los radiotelescopios registran las señales de radio que cruzan el universo, un telescopio de rayos X se enfoca en las emisiones de rayos X que llevan a cabo los diferentes cuerpos del universo.

Este archimoderno telescopio envió, el día 18 de noviembre de 1978, la imagen del borde de lo que podría ser un agujero negro. Los científicos del Centro de Vuelos Espaciales Goddard contemplaron asombrados el extraordinario resultado de un proyecto de 87 millones de dólares y muchos años de trabajo.

Queda por resolver la “utilidad” que el descubrimiento de un agujero negro tendría para la humanidad. Para quienes creen que la utilidad siempre se mide en dinero, anticipamos muy pocas ganancias a través de la industrialización de los agujeros negros. Pero para quienes dan su justo valor al conocimiento humano, la corroboración de un descubrimiento así tendrá el extraordinario valor de ser un paso más en el arduo camino del hombre por comprender el maravilloso universo que lo rodea.


[1] Publicado originalmente en Contactos Extraterrestres No. 54, México 24 de enero de 1979. Págs. 34-36.

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