Los agujeros negros, un enigma no resuelto

CIUDAD DE MÉXICO.-Intuidos hace siglos por astrónomos, mitificados por la ciencia-ficción, analizados por investigadores altamente especializados, los agujeros negros representaban, hasta hace algunos años, una incógnita que poco a poco ha empezado a despejarse. Pero, ¿qué son?

“Los agujeros negros son regiones del espacio donde la gravedad es muy intensa, tan intensa que ni siquiera la luz puede escapar de ellos; de ahí que sean invisibles. Ésta es esencialmente la definición de esos extraños objetos celestes, la cual corresponde a una de las soluciones de las ecuaciones de la teoría de la relatividad general, de Albert Einstein, formulada en 1915”, dice Miguel Alcubierre Moya, doctor en física y secretario académico del Instituto de Ciencias Nucleares de la UNAM.

 Un agujero negro se forma cuando una estrella masiva (más grande que el Sol) muere porque se le acaba el combustible que consume.

Durante la mayor parte de su vida, las estrellas se encuentran en una situación estable, debido a un balance entre dos fuerzas: el calor que las hace expandirse y la gravedad que las quiere contraer.

“De manera que si a una estrella se le acaba el combustible, empieza a enfriarse y, por lo tanto, a contraerse. Si esa estrella es masiva, no hay ninguna fuerza que pueda mantenerla en equilibrio al final de su vida; entonces se contrae hasta que se concentra en un solo punto. Así se forma un agujero negro”, explica Alcubierre Moya.

“Horizonte de eventos”

La mayoría de la gente cree que un agujero negro es como una aspiradora que absorbe todo cuanto se le acerca. En sentido estricto, esto no es exacto: ocurre sólo cuando un objeto celeste se aproxima demasiado a lo que se conoce como “horizonte de eventos”, el cual marca la frontera de aquél, precisamente. Si algo se acerca a ese punto, el agujero negro efectivamente lo succiona y va a dar a su centro.

“Un ejemplo que siempre expongo, incluso a estudiantes de licenciatura, es que si se pudiera quitar el Sol y en su lugar poner un agujero negro con exactamente la misma masa de aquél, éste sería muy pequeño, con un radio de apenas tres kilómetros. La Tierra podría quedar tranquila en su órbita, porque ese agujero negro estaría lo suficientemente lejos, a millones de kilómetros de distancia, y la órbita de la Tierra sólo depende de la masa del objeto central, que sería la misma. De modo que los agujeros negros no constituyen ningún peligro para nosotros, los terrícolas”, afirma el investigador universitario.

 Explicación adecuada

¿Sirve de algo estudiar los agujeros negros? A esta pregunta, Alcubierre Moya responde:

“En la vida práctica, para nada. Los agujeros negros representan un fenómeno extremo, es cierto, pero también permiten entender las propiedades de la teoría de la gravedad, saber cómo funciona ésta, cuáles son sus predicciones y, en algunos casos, contrastarla con la realidad. En este sentido, el conocimiento de los agujeros negros es más científico que de utilidad pragmática.”

En cambio, desde el punto de vista astronómico, el estudio de los agujeros negros es fundamental. Los astrónomos buscan saber, básicamente, cómo funcionan porque así podrían encontrar una explicación adecuada a las preguntas que plantean algunos sistemas astrofísicos como las galaxias activas.

  Nada contienen; sólo hay vacío

“En un agujero negro no hay nada. Todo está concentrado en un punto y fuera de él no hay nada, sólo vacío, pero un vacío donde hay gravedad. La gravedad está ahí, pero no hay materia”, establece Alcubierre Moya.

Dos terceras partes de las estrellas de las galaxias en general están constituidas por sistemas binarios, a diferencia del Sol, que es una estrella rara porque está sola.

Pudiera ocurrir que una de las estrellas de un sistema binario evolucionara más rápido que la otra y muriera, con lo cual daría origen a un agujero negro. Así, ese sistema binario acabaría por convertirse en un sistema donde interactuarían un agujero negro y una estrella.

“El agujero negro podría robarle masa a la estrella vecina, es decir, hacer que las capas externas de ésta cayeran en él. Entonces, lo que habría alrededor del agujero negro sería un disco de gas, el cual caería poco a poco en él y desaparecería. En el universo debe de haber muchos sistemas como éste.

Espacio-tiempo

Si bien los agujeros negros representan casos extremos del comportamiento estelar, su estudio permitirá entender mejor la naturaleza del universo.

“Desde que Albert Einstein postuló, hace más de 90 años, que la gravedad (la fuerza que nos atrae al piso) tiene que ver con la curvatura del espacio y el tiempo, sabemos que esa fuerza deforma la geometría, que hace curvo el espacio-tiempo. Eso ocurre también con la gravedad de la Tierra y el Sol, aunque en su caso, dicha curvatura es relativamente pequeña. En cambio, en el caso de un agujero negro, la curvatura espacio-tiempo es extensa, pues, de acuerdo con la teoría de Einstein, un agujero negro es un lugar donde se dan situaciones extremas. Quizá podamos estudiar ese aspecto a partir de los resultados obtenidos del análisis de los agujeros negros”, sostiene Alcubierre Moya.

 Al hablar de espacio-tiempo, no sólo se habla del espacio, de tres dimensiones, sino también del tiempo, que es la cuarta dimensión. De manera que si hay una curvatura del espacio, también hay una curvatura del tiempo. ¿Qué significa eso? En lenguaje común y corriente, que el tiempo no fluye igual en todos lados. Cerca de un agujero negro, el tiempo fluye muy lento. Si una persona estuviera cerca de uno y midiera con un reloj una hora, en la Tierra esa medición aumentaría a muchas horas, incluso días o años, dependiendo de la cercanía de aquélla con el agujero negro.

“De hecho, si esa persona estuviera precisamente en la frontera del agujero negro, el tiempo se congelaría. Se entiende, entonces, que el tiempo de los objetos en la frontera del agujero negro está congelado. Un agujero negro curva tanto el espacio que la luz no puede escapar de él, y curva tanto el tiempo que los objetos en su frontera están congelados en el tiempo”, comenta el investigador universitario.