VIAJE A UN AGUJERO NEGRO

Los agujeros negros son,sin duda alguna, objetos cuya naturaleza ejerce una enorme fascinación  en la gente sea cual sea su nivel de conocimiento sobre la materia. Este atractivo es del todo merecido ,ya que se encuentran el la cima de los objetos extraños que podemos encontrar en el universo,son los objetos más poderosos  de entre todos los que existen,verdaderos monstruos cósmicos que pueden engullir enormes cantidades de materia con una facilidad pasmosa.El concepto de agujero negro escapa a nuestra percepción cotidiana de la realidad,su extravagante naturaleza a sido objeto de atención de la industria cinematográfica y de la literatura de ciencia ficción.La divulgación científica también ha fijado su mirada en ellos,por lo que se han convertido  en objetos mediáticos conocidos por todos.

Así podriamos ver un agujero negro

Así podriamos ver un agujero negro

La idea de agujero negro no es nueva, se remonta al siglo XVIII, cuando no pasaba de ser un mero entremetimiento teórico.En esa época, la teoría de la gravitación de genial Newton , calaba en los nuevos pensamientos científicos y filosoficos. En el año 1873 se menciono por primera vez a las “estrellas negras”,fue el clérigo y filosofo ingles Jonh Michell,quien publico un ensayo en el que afirmaba que una estrella de densidad igual a la del Sol,pero con un radio 500 veces superior,tendría un campo gravitatorio tan intenso que no dejaría salir ni a su propia luz.

Por otro lado ,el francés Pierre-Simon Laplacede demostró, en su obra Exposition du système du monde ,que la velocidad de fuga de una estrella con un radio reducido y unas dimensiones determinadas,era igual a la velocidad de la luz,una estrella con estas características seria por lo tanto invisible.

Para comprender mejor que es y como se forma un agujero negro,fue necesario que la astrofisica avanzara en la comprensión de la evolución de las estrellas,sobre todo en sus fases finales, y a que Albert Einstein nos enseñara a entender mejor la gravedad.

Sobre los agujeros negros hay para escribir más de un libro,en esta entrada nos centraremos en un aspecto muy intuitivo y a la vez desconcertante,¿que pasaría si viajáramos a un agujero negro?,veremos como la realidad física tal como la conocemos, se transforma de forma drástica. Pero, antes del viaje, describiremos a grandes rasgos que es un agujero negro y cual es su estructura.

Desde el punto de vista de la  astrofisica,los agujeros negros tienen su origen en la evolución estelar.Las estrellas conforme envejecen y consumen su combustible se van enfriando y contrayendo,esta contracción pasa por diferentes fases ,donde el equilibrio entre la atracción gravitatoria, que colapsa la estrella, y la presión de la radiación, que se opone a la contracción,marcan el final de las estrellas.Dependiendo de la masa de la estrella, la contracción se parara o seguirá su curso.Unas estrellas se quedan en la fase de enana blanca,otras más masivas continúan hasta alcázar la fase de estrella de neutrones,estas estrellas marcan el primer limite de la evolución estelar.Si alguna estrella supera el limite de masa sostenible para una estrella de neutrones,continuara contrayéndose y dará lugar al pozo gravitatorio que llamamos agujero negro.

evoluestelar

Esta fase extrema del final de una estrella ,solo se puede comprender recurriendo a la teoría de la relatividad de Einstein. Los agujeros negros son objetos que se explican con las ecuaciones de campo de Einstein,las cuales describen el campo gravitatorio en la vecindad de un objeto masivo. Según esta teoría,las masas deforman el espacio-tiempo a su alrededor,lo que da lugar a lo que Newton llamo, fuerza de atracción gravitatoria.Cuanto mayor sea la masa de un cuerpo más importante sera la deformación que produzca en el continuo espacio-tiempo,y en consecuencia,mayor sera su campo gravitatorio.En un caso extremo,la masa de un objeto puede ser tan grande que pliegue el espacio-tiempo a su alrededor,quedando completamente aislado del universo,esto es lo que le pasa a un agujero negro.

general-relativity

La masa deforma el espacio-tiempo

 

El estudio de los agujeros negros los señala como objetos en rotación  y con una determinada estructura.Se les distinguen tres zonas: el limite estático,el horizonte de sucesos y la ergosfera. Para explicar estos términos recurriremos a una analogía comprensible por todos;imaginemos un pescador con su barca a motor que se acerca a un gran remolino marino.Hay dos distancias concretas,desde el centro del remolino,a las que el pescador deberá prestar especial atención. La primera es aquella donde la velocidad de rotacion de la corriente del remolino es igual a la máxima velocidad de la embarcación,en esta distancia el pescador se vera en una situación muy comprometida,pero con un poco de pericia en la navegación, aun podrá evitar que el remolino se lo trague.Pero si el pescador se acerca a una distancia menor que la anterior,la velocidad de la corriente sera superior a la de la embarcación y el remolino lo arrastrara hasta las profundidades.Sustituyamos ahora la barca por un fotón, que como ya sabemos viaja a la velocidad de la luz.El limite estático del agujero negro corresponde a la primera distancia critica del remolino,la mas externa,de donde el fotón aun podría escapar.El horizonte de sucesos corresponde a la distancia critica mas interna para el pescador,más allá de este horizonte nada puede escapar del agujero negro,el fotón queda atrapado en su interior.La ergosfera seria la región comprendida entre el limite estático y el horizonte de sucesos,en esta zona se podrían dar fenómenos físicos de intercambio de energía.

Veamos ahora que es lo que pasa cuando  nos dirigimos a las cercanías de un agujero negro. Supongamos que en nuestra nave viajamos nosotros y un astronauta muy intrépido que se lanzara en una pequeña nave hacia el agujero negro.Sabemos que en las proximidades del agujero negro tanto el tiempo como el espacio se comportan de forma,digamos,especial,aunque eso si,perfectamente predecible garcías al genio de Albert Einstein .Así que conocedores de estos comportamientos,hemos equipado al intrépido astronauta con un reloj sincronizado con el nuestro y que podemos monitorizar desde la nave.

agujero-negro

La misión comienza y el astronauta parte hacia lo desconocido,los primeros instantes transcurren con normalidad. La hora que marca su reloj coincide con la del reloj de la nave,a esa distancia del agujero negro no hay distorsión sensible del espacio-temporal.

A medida que el astronauta se acerca al agujero negro, empiezan a observarse fenómenos físicos extremos.Para empezar,comenzaríamos a notar que su color tiende cada vez más al rojo,esto se debe a que la luz que nos llega de él pierde energía a causa de su lucha contra la gravedad, y se desplaza  a longitudes de onda más largas y menos energéticas.Si comprobamos la lectura de su reloj veremos que empieza a discurrir más lentamente,sufriendo retrasos con respecto al nuestro.Ademas observaríamos asombrados como su cuerpo comienza a adoptar una forma cada vez más alargada y delgada,como consecuencia de la acción de las fuerzas de marea, que comienzan a actuar sobre su nave, acompañadas de la deformación del espacio-tiempo.

A estas alturas probablemente hayamos perdido toda comunicación con la nave del astronauta,pero la nave sigue su camino en dirección al agujero negro.Ya se encuentra muy cerca del horizonte de sucesos y lo vemos cada vez mas alargado,débil y rojizo a causa de la elongación de la onda lumínica que emite,de repente lo vemos como congelado ,se detiene para permanecer allí eternamente.Su reloj es cada vez más lento hasta que llegado el momento se detiene para siempre.Permanecer eternamente congelado en el espacio y en el tiempo,ese seria el final del astronauta desde nuestro punto de vista,pero, ¿es el final del viaje?

Desde el punto de vista del astronauta la cosa cambia radicalmente.Para él  la caída continua hacia la singularidad,conforme avanza vera como el agujero negro se abre a sus pies,mostrándose rodeado por un intenso halo de la luz atrapada.Lo mas probable es que el valiente astronauta se desintegre al caer en la singularidad.Ahora bien existen algunos agujeros negros en rotacion que pueden permitir,caso de aproximarse a ellos por uno de los polos,evitar ese destino.Es el caso ficticio del protagonista de la película Interstelar,que es capaz de cruzar el horizonte de sucesos y adentrase en el agujero negro sin ser vaporizado.

Imagen de la película Interstelar

Imagen de la película Interstelar

A partir de aquí hay que especular todavía más. Según un articulo escrito por Einstein y Nathan Rosen en 1935,la geométrica espaciotemporal de un agujero negro hace posible que  los agujeros negros estén conectados con una “apertura” situada en otro espacio-tiempo diferente,esta “apertura” tendría forma de agujero blanco ,a través del cual se expulsaría toda la materia absorbida por el agujero negro,esta conexión se conoce también como agujero de gusano.Se abre todo un mundo de posibilidades,pero esto es otra historia.

 

 

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2 Respuestas a “VIAJE A UN AGUJERO NEGRO

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