Agujeros Negros
(Referencia a un tema / Definición de un término) La especie
humana, profundamente curiosa, suele sentir atracción por todo aquello
que suene misterioso. Los agujeros negros entran
dentro de esa categoría, convirtiéndose así en centros de
atención e interés, no sólo para la comunidad
científica, sino para el público en general. Su
nombre implica teorías que rayan en la ciencia-ficción y que
desencadenan nuestra imaginación. Pero,
¿qué son? Los agujeros negros son
objetos estelares cuyas masas y densidades son tan enormes que su gravedad no
deja escapar ninguna partícula material, ni siquiera los fotones de la
luz (Sanchez, 2010). Al estar la luz atrapada,
los agujeros negros no pueden ser observados, y de ahí obtienen su
nombre.
(Definición) Para empezar a entender
mas a fondo lo que es un agujero negro, es
necesario conocer el concepto de velocidad de escape. La velocidad de escape es la que necesita tener un cuerpo para escapar de la
atracción gravitatoria de otro. Si un objeto
tiene una velocidad de escape superior a 300,000 km/s, de él no puede escapar
ni la luz pues a esa velocidad se encuentra en el vacío y ninguna
partícula puede superarla (Leyva, 2010). Eso sería un agujero negro.
(Hecho) El geólogo inglés aficionado a laastronomía, John
Michell, utilizó en 1783 la ecuación de Newton de gravitación
universal y calculó que una estrella de masa 500 veces la del Sol no
podría verse, pues la luz que irradiara se encontraría atrapada
en su gravedad. Sin embargo, su revolucionaria idea no prosperó pues muy
pocas mentes de su tiempo estaban equipadas para entender lo que
proponía (Soter, 2001). Ademas, cometió el error de haber aplicado la Ley de Newton, situación que no
pudo haber evitado, ya que faltaban mas de cien años para que
Einstein formulara la teoría general de la relatividad, y con ella, la teoría
moderna de la gravitación.
(Hecho / Definición) Aplicando la teoría de Einstein, el
aleman Karl Schwarzschild desarrolló en 1915 lo que se conoce como
radio de Schwarzschild, el radio que debe tener un objeto para que sea un
agujero negro. Para visualizarlo hay que
entender que una estrella normal tiene una masa y un
radio en relación tal que, según la teoría general de la
relatividad, apenas provoca desviación en la trayectoria
rectilínea de la luz. Cuando una estrella se encuentra
en el ciclo final de su vida, en especial si es muy masiva, su radio
empezara a disminuir porque su propia gravedad vencera a la
presión cinética de sus electrones. Si ese
encogimiento pasa por el radio de Schwarzschild, la luz queda atrapada
gravitatoriamente y la estrella desaparece, y esa distancia define lo que se
conoce comohorizonte de sucesos, porque a partir de ese momento nada de lo que
ocurra en la estrella podra observarse, salvo sus efectos gravitatorios
sobre otros objetos celestes (Leyva, 2001). Así buscan agujeros negros los astrónomos.
(Explicación / Analogía) La física moderna es capaz de
predecir diversas características de los agujeros y negros
y de lo que ocurre en sus inmediaciones. Una de las mas interesantes es
que quizas en realidad los agujeros negros son
grisaceos. Según la relatividad general, un
agujero negro es eterno pues seguira haciéndose cada vez
mas masivo. Sin embargo, Stephen Hawking, el científico
mas brillante del
último tercio del
siglo XX, demostró en 1976 que un agujero negro puede “evaporarse”.
Esto quiere decir que en el entorno del
agujero, justo antes del horizonte de sucesos,
la densidad de la energía es suficientemente alta como para convertirse en materia y generar
pares de partículas y antipartículas, que cuando hacen contacto
unas con otras son destruidas y liberan energía en forma de luz que
vuelve a caer hacia el agujero. La mecanica cuantica predice que
algunas de estas partículas escaparan gracias al efecto
túnel, que permite que se comporten como una pelota
atravesando una pared, llevandose energía consigo (Leyva, 2010).
Por tanto, si la masa que se desprende del agujero es constante, el
agujero negro no vivira para siempre y, ademas, estas emisiones y
absorciones departículas y luz le daran cierto brillo al
horizonte de sucesos. Por eso el agujero negro
quizas es grisaceo.
(Recordatorio del objetivo) Teorías y especulaciones sobre agujeros negros generan toneladas de libros y ensayos, pues las
matematicas y la física que conocemos fallan al tratar de
explicar lo que sucede en su interior. Las posibilidades son
muchas, y estan delimitadas por nuestra capacidad para formar nuevas
ideas y cuestionar las viejas, es decir, nuestra imaginación. Al
poner en tela de juicio la continuidad del
espacio y del
tiempo, los agujeros negros nos hacen divagar acerca de nuestra propia
existencia, tan dependiente de ambos. No es sorprendente entonces que ante
tales propiedades haya quienes piensen que los agujeros negros
nos permitan viajar por el tiempo, o que sean entradas hacia otros universos.
Tal vez nuestro universo no sea sino un gran agujero
negro, del
cual, sin la ayuda de la mecanica cuantica, no podremos escapar.
Bibliografía
Lozano, M. (2010). El cosmos en la palma de la mano. México
D.F.: Random House Mondadori.
Sanchez Ron, J. M. (2006). Diccionario de la ciencia.
Barcelona:
Crítica.
Soter, S., & Tyson, N. d. (2001). Cosmic horizons:
astronomy at the cutting edge. Nueva York: New Press.
Schwarzschild radius. (2011). En
Encyclopædia Britannica. Recuperado de https://0-www.britannica.com.millenium.itesm.mx/EBchecked/topic/242490/Schwarzschild-radius