24 Agujeros negros

Caer en un agujero negro no resultaría nada placentero: nos despedazaría mientras a nuestros amigos les parecería que nos hemos quedado congelados en el momento justo en que entramos en el agujero. Los agujeros negros se imaginaron en primer lugar como estrellas congeladas cuya velocidad de escape excede a la de la luz, pero ahora se consideran agujeros negros o «singularidades» en el plano de Einstein del espacio-tiempo. Los agujeros negros gigantes son totalmente reales y suelen estar en los centros de las galaxias, incluida la nuestra, mientras que otros más pequeños salpican la galaxia como los fantasmas de estrellas muertas.

Si lanzamos una pelota al aire, consigue alcanzar cierta altura y después vuelve a caer al suelo. Cuanto más rápido la lanzamos, más alto llegará. Si la lanzáramos lo suficientemente rápido, escaparía de la gravedad de la Tierra y saldría zumbando al espacio. La velocidad necesaria para conseguirlo, llamada la «velocidad de escape», es de 11 km/s (unos 39.600 km/h). Un cohete debe alcanzar esa velocidad si pretende escapar de la Tierra. La velocidad de escape es menor en la Luna, porque es más pequeña que nuestro planeta: con 2,4 km/s sería bastante; paralelamente, en un planeta mayor, la velocidad de escape sería mayor. Si ese planeta fuera lo suficientemente masivo, la velocidad de escape podría llegar a alcanzar o exceder la velocidad de la luz, y entonces, ni siquiera la luz podría escapar de su atracción gravitatoria. Un objeto tan grande y denso que ni siquiera la luz pueda escapar de él se llama agujero negro.

Horizonte de sucesos En el siglo XVIII, el geólogo John Mitchell y el matemático Pierre-Simon Laplace desarrollaron el concepto de agujero negro. Posteriormente, después de que Einstein planteara sus teorías de la relatividad, Karl Schwarzschild resolvió el problema de cómo sería un agujero negro. En la teoría de Einstein de la relatividad general, el espacio y el tiempo están unidos y se comportan como una enorme lámina de goma. La gravedad distorsiona ese plano según la masa de los objetos. Un planeta pesado está situado en un socavón del espacio-tiempo y su tirón gravitacional es equivalente a la fuerza que sentiríamos al rodar por el socavón, distorsionando nuestro camino o incluso atrayéndonos a su órbita.

Entonces, ¿qué es un agujero negro? Sería un pozo tan profundo y abrupto que cualquier cosa que se acercara lo suficiente a su pendiente caería directamente y no podría volver a salir. Es decir, es un agujero en el plano del espacio-tiempo, parecido a una red de baloncesto (de la que nunca podríamos sacar la pelota).

Si pasamos lejos de un agujero negro, nuestra trayectoria se curvaría hacia él, pero no necesariamente caeríamos en él. No obstante, si nos acercáramos demasiado, seríamos absorbidos a su interior. Eso mismo le ocurriría a un fotón de luz. La distancia crítica que determina que ocurra una cosa u otra se llama «horizonte de sucesos». Cualquier cosa que esté dentro del horizonte de sucesos, incluida la luz, caerá en el agujero negro.

El proceso que se sufre al caer en el agujero negro se ha descrito como una espaguetización. Como sus bordes son tan abruptos, la gravedad en esa pendiente es muy fuerte, de manera que si al caer metiéramos primero un pie, y esperemos que nunca nos veamos en una situación así, la gravedad tiraría más fuerte del pie que de la cabeza, y el cuerpo se estiraría como si estuviera en un potro de tortura. Añadamos a eso un movimiento de giro y acabaríamos convertidos en un chicle o en una maraña de espaguetis. Desde luego no parece una buena opción. Algunos científicos han pensado incluso en maneras de proteger al desdichado que tuviera la mala suerte de tropezarse con un agujero negro. Al parecer, una forma sería ponerse un aro salvavidas muy pesado. Si tuviera el peso y la densidad suficiente, haría de contrapeso de la gravedad y preservaría nuestra integridad y nuestra vida.

Estrellas congeladas En 1967, John Wheeler acuñó el nombre «agujero negro» como una alternativa más pegadiza al de estrella congelada. En los años treinta del siglo XX, las teorías de Einstein y Schwarzschild predijeron la existencia de dichas estrellas congeladas.

Debido al extraño comportamiento del espacio y el tiempo cerca del horizonte de sucesos, la materia brillante que cayera en él parecería ralentizarse al hacerlo, debido a que las ondas de luz tardarían cada vez más en llegar hasta el posible observador. Una vez que el material cruzara el horizonte de sucesos, el observador situado al otro lado vería realmente detenerse el tiempo, de manera que la materia parecería congelarse en el momento mismo que cruzara el horizonte. De ahí que la estrella parezca congelada justo en el momento de su colapso en el horizonte de sucesos, tal y como se predijo.

El astrofísico Subrahmanyan Chandrasekhar predijo que el destino último de las estrellas con una masa 1,4 veces mayor que la del Sol es colapsar formando un agujero negro; no obstante, debido a las leyes de la física cuántica, sabemos que las estrellas enanas blancas y de neutrones pueden resistir su colapso, de manera que se necesitan estrellas con una masa tres veces mayor que la del Sol para que se formen agujeros negros. Las pruebas que confirmaron la existencia de estas estrellas congeladas, o agujeros negros, no se descubrieron hasta la década de los sesenta del siglo XX.

Ahora bien, si los agujeros negros chupan la luz, ¿cómo podemos saber que existen? Hay dos modos. En primer lugar, pueden verse por cómo atraen los objetos hacia ellos. Y en segundo lugar, cuando el gas cae a su interior, se calienta y brilla antes de desaparecer. El primer método se ha usado para identificar un agujero negro que acecha en el centro de nuestra propia galaxia. Se ha observado que las estrellas que pasan cerca de él se mueven rápidamente y salen describiendo órbitas alargadas. El agujero negro de la Vía Láctea tiene la masa de un millón de soles, y está aplastado en una región con un radio de sólo 10 millones de kilómetros (30 segundos luz) más o menos. Los agujeros negros que están en las galaxias se denominan agujeros negros supermasivos. No sabemos cómo se formaron, pero, dado que parecen afectar al crecimiento de las galaxias podrían haber estado allí desde el primer día, o quizás surgieron a partir de millones de estrellas que colapsaron en un punto.

La segunda manera de ver un agujero negro es mediante la luminosidad generada por un gas caliente al caer en su interior. Los cuásares, los objetos más luminosos del universo, brillan debido al gas que agujeros negros supermasivos absorben en los centros de lejanas galaxias. Los agujeros negros más pequeños, de pocas masas solares, pueden identificarse también mediante los rayos-X emitidos por el gas que cae hacia ellos.

Agujeros de gusano ¿Qué hay en el fondo de un agujero negro de la lámina del espacio-tiempo? Se supone que los agujeros negros simplemente acaban de forma extremadamente puntiaguda, es decir, son verdaderamente agujeros, perforaciones en la lámina. No obstante, los teóricos se han preguntado qué ocurriría si un agujero negro estuviera conectado con otro. Esos dos agujeros negros cercanos tendrían el aspecto de dos tubos colgando de la lámina del espacio-tiempo, y si esos tubos se unieran entre sí, se podría formar un agujero de gusano entre las bocas de ambos agujeros negros. Equipado con nuestro «salvavidas», podríamos saltar a un agujero negro y aparecer por el otro. Esta idea se ha usado mucho en ciencia ficción para explicar la posibilidad de viajar a través del tiempo y el espacio. Quizás el agujero de gusano sea la puerta de entrada a un universo totalmente diferente. Las posibilidades de renovación del universo son infinitas, pero no hay que olvidar el salvavidas.

La idea en síntesis: trampas para la luz