Los agujeros negros: ¿Es posible viajar en el espacio-tiempo?

El descubrimiento de los agujeros negros en el universo no ha dejado de generar una fascinación tal que a su alrededor surgen hipótesis de lo más interesantes en torno a otras dimensiones y la posibilidad de alterar el espacio-tiempo. Descubre el origen de este fenómeno astronómico que se produce por el choque de estrellas supergigantes.

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¿Qué son los agujeros negros?

Técnicamente, los agujeros negros son restos fríos de estrellas muertas a cuya fuerza gravitatoria no puede escapar ningún elemento del universo, ni tan siquiera la luz. Mientras que muchas estrellas acaban desintegradas en enanas blancas o estrellas de neutrones, algunas de gran tamaño se dispersan en el vacío espacial liberando unos restos fríos cuyo nivel de densidad es tan alto que cualquier fuerza vence ante la gravedad.

Y eso explica por qué se les llama agujeros negros: puesto que ningún elemento se resiste a la gravedad, la estrella se repliega sobre sí misma e incluso la luz se ve atrapada en órbita. Una vez formados,  los agujeros negros atraen materia cósmica en la misma medida que otros planetas y estrellas, y cuando un cuerpo celeste pasa cerca de su campo gravitatorio entra en un punto de no retorno, pues necesitaría superar la velocidad de la luz para escapar.

Cuando en 1783 el geólogo John Michell habló por primera vez de la posibilidad de los agujeros negros, ya estaban en auge la ley de la gravitación de Newton y la teoría de la velocidad de escapes, según las cuales existe una relación proporcional de la fuerza con que se atraen dos objetos con masa y para que un objeto abandone un astro necesita superar su campo gravitatorio.

A partir de esas premisas, John Michell calculó que un cuerpo celeste 500 veces superior al sol y la misma densidad tendría  una velocidad de escape igual a la de la luz  y sería invisible. En 1915 Einstein demostró que la luz estaba influenciada por la interacción gravitatoria, al mismo tiempo que Karl Schwarzschild insinuó que un peso pesado podría absorber la luz.

Después de algunas aportaciones interesantes sobre la formación de los agujeros negros, como la de Robert Oppenheimer en 1939, la gran consolidación de la teoría de los agujeros negros se produjo en 1967 de la mano de Stephen Hawking y Roger Penrose. Poco después John Wheeler acuñó el término “agujero negro” en una reunión cosmológica en Nueva York.

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Tipos de agujeros negros

Inicialmente se creía que solo existía un tipo de agujero negro en el universo, sin embargo, con los avances tecnológicos y la observación directa de este apasionante fenómeno cósmico se pudieron establecer categorías. El origen de los agujeros negros determina su clasificación en 4 tipos y la diferenciación de sus propiedades.

1. Agujero negro supermasivo

Considerando que se han llegado a encontrar agujeros negros que superan 20 mil millones de veces el tamaño del sol, estos fenómenos forman por sí solos un mismo grupo de agujeros negros supermasivos que se hallarían, según las teorías, en el centro de las galaxias, y se formarían en el mismo proceso que componentes esféricos del universo.

2. Agujero negro mediano

En un rango de 100 a un millón de masas solares encontramos el grupo de los agujeros negros medianos. Estos serían estertores de vida de una estrella supergigante  que, en la descomposición de sus partículas, guardaría en su núcleo los elementos más pesados precipitándose sobre sí mismos por la fuerza del campo gravitacional.

3. Agujero negro estelar

Con una masa solar superior al microagujero, pero menor que el agujero negro mediano, el agujero negro estelar se origina por la explosión de una estrella menor que una supergigante. Esta daría como resultado un tamaño más reducido, se especula que en torno a algunos kilómetros de diámetro, aunque su masa sería superior a la del sol.

4. Microragujero negro

Tienen el tamaño de un grano de arena de la playa, y según las hipótesis fueron creados en el inicio mismo del Universo, aunque este extremo no ha sido corroborado. A pesar de su diminuto tamaño,  su densidad lograría alcanzar la masa de nuestro sol, aunque su proceso de formación no podría encuadrarse en el colapso gravitatorio.

Hipótesis de los agujeros negros y los viajes espacio-tiempo

La aparición de este fenómeno fascinante empezó a atraer la atención de la comunidad científica con más fuerza a raíz de las elucubraciones de Stephen Hawking acerca de la posibilidad de viajes espacio-tiempo abiertos por estos agujeros negros en el universo.

Según la hipótesis de los agujeros negros de este célebre astrofísico, estas estructuras concentran el segundo principio de la termodinámica: la cantidad de entropía en el universo tiende a incrementarse con el tiempo. Eso formaría los conocidos “agujeros de gusano”, que son como atajos a través del espacio y el tiempo.

En realidad,  las esperanzas sobre un viaje a través del espacio-tiempo surgen a raíz de las decepcionantes constataciones de que, en un análisis frío de las circunstancias espaciales y el nivel de desarrollo tecnológico, los seres humanos no saldremos del sistema solar, al menos, hasta dentro de un milenio.

Pero quizás si viajáramos a través de los “agujeros de gusano”... Este clavo ardiente dio lugar a la hipótesis de los agujeros negros como vía de escape a las enormes distancias que existen en el universo. Y en realidad, la base es sólida, pues se trata de la corroboración de las ecuaciones de Einstein y los túneles que conectan puntos espacio-tiempo.

Estas elucubraciones han quedado siempre en el campo de la hipótesis, aunque a finales de 2018 la comunidad científica descubría algo esperanzador: se ha hallado un agujero negro que se mueve tan rápido que altera el espacio-tiempo que gira a su alrededor.

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5 curiosidades de los agujeros negros que no te dejarán indiferente

Con todos lo que ya conocemos de los agujeros negros, no cabe duda de que es un fenómeno apasionante que sigue llamando la atención y mantiene abiertos muchos interrogantes. Conoce algunas curiosidades sobre los agujeros negros del universo.

1. ¿Cómo morirías si cayeras en un agujero negro?

En los años noventa, el astrofísico Martin Rees elocubró la curiosa teoría de la espaguetización (sí, de espagueti) para responder a la no menos curiosa pregunta de cómo moriríamos si cayéramos en un agujero negro. Según Rees, el cuerpo humano se estiraría y retorcería al pasar por un agujero negro quedando como un auténtico espagueti.

Según Rees, la explicación está en que la fuerza de la gravedad actuaría sobre el cuerpo humano de dos formas: estirándolo y comprimiéndolo.

Con los años se ha ido abandonando la idea de la espaguetización y se ha consolidado la teoría de la muerte por aplastamiento. Por el movimiento de retrodispersión, caería sobre nuestras espaldas todo el material cósmico absorbido por el agujero negro antes que nosotros, y nos desintegraríamos antes de quedar hechos como un espagueti.  

2. El mayor agujero negro del universo

Fue descubierto en 2018 y tiene un tamaño 20.000 millones de veces superior a la masa solar. Se trata del mayor agujero negro hallado hasta ahora en el universo, y crece muy rápidamente por la atracción de gases que, absorbidos diariamente, generan fricción y calor. Sería capaz, según los estudios de la Universidad Nacional Australiana, de absorber un sol cada dos días.

Si se encontrara en nuestra galaxia, este monstruoso agujero negro brillaría diez veces más que la luna, y con su luz eliminaría el resto de estrellas del cielo. Su tamaño es ahora el gran objeto de atención de los astrofísicos, pues desafía la teoría sobre la formación del universo:  si el Big Bang aconteció 900 millones de años antes, este agujero no habría tenido tiempo de crecer tanto. Una incógnita...

3. ¿Cómo se forma un agujero negro?

En un vídeo de dos minutos que te dejará sin aliento, la NASA muestra de forma visual y gráfica la formación de un agujero negro por el choque de dos estrellas. La presentación es tan clara que se entiende al instante el proceso de formación de un agujero negro.

Se observa inicialmente dos cuerpos celestes brillantes aproximándose en la misma órbita por la ley de la atracción gravitatoria, hasta que acaban formando una hélice que evoluciona a una gran círculo de fuego con un agujero en el centro.

Al acercarse una estrella a la otra ambas se deforman por la corriente, y se rompen en 7 milisegundos expulsando el contenido demasiado denso hacia fuera, formando esa espiral de material caliente. Cuando la estrella más grande acumula demasiado material caliente como para aguantar la gravedad, colapsa formando un agujero negro.

4. ¿Hay más agujeros negros en nuestra galaxia?

Un vanguardista programa de simulaciones cosmológicas, Romulus, utilizado por universidades de Yale, Washington, París y Londres en un estudio coordinado, han revelado algo muy interesante: las galaxias pueden albergar muchos agujeros negros supermasivos como el que actualmente ocupa el centro de la Vía Láctea.

Dicho de otro modo: el agujero negro supermasivo que tenemos en nuestra galaxia tiene muy seguramente hermanos, que aún no han sido identificados y que, en todo caso, se estima que deben tener un tamaño mucho más reducido.

5. El choque de dos agujeros negros

Hemos visto que un agujero negro puede formarse por el choque de dos estrellas, pero, ¿Qué pasaría si chocaran dos agujeros negros? Para empezar, no se trata de un fabulación, pues la posibilidad existe:  si dos agujeros negros se acercaran tanto como para entrar en la misma órbita, uno de ellos no podría escapar a la atracción gravitatoria del otro.

¿Qué sucedería entonces? Según las hipótesis, se crearía una colisión increíblemente violenta de la que resultaría un agujero negro mucho mayor. De hecho, aún no hemos asistido al choque de dos agujeros negros, pero según las observaciones en la galaxia NGC 6240, esto está a punto de ocurrir entre dos agujeros negros supermasivos que se acercan peligrosamente.

Otras teorías apuntan a que no se fusionarían creando un agujero más grande, sino que uno repelería al otro, que saldría disparado a una velocidad muy elevada. Pero como todas las elucubraciones en torno a los agujeros negros, sigue siendo un misterio.