Los Agujeros Negros: El Centro del Universo

En la Antigüedad no existía mayor representación de lo desconocido, el peligro, la Nada y la aventura que el mar y los océanos. Durante siglos se perpetuaron creencias acerca de monstruos como el kraken o la serpiente marina, acerca de la cascada situada al final de un mundo plano, cayendo eternamente. Mientras se iban rellenando los huecos en los mapas, iban desapareciendo los mitos y los miedos asociados al desconocimiento del mar; sin embargo, uno de ellos se mantuvo: el pánico que todo marinero tiene a los remolinos. Ya fueran los antiguos griegos hablando sobre Caribdis o los científicos sobre corrientes opuestas de distintas temperaturas, las fauces del océano nada perdonan y todo lo absorben.
Nosotros vivimos ahora en la Era Espacial y los miedos y mitos sobre el océano no han desaparecido, como a muchos le gustaría poder afirmar, sino que han sido extrapolados. Cual infinito océano oscuro que nos rodea y envuelve, no hay nada que despierte mayor miedo y sensación de inferioridad en el ser humano moderno que el pensar en el espacio exterior. Hemos cambiado a los krakens y sierpes marinas por alienígenas asesinos e indestructibles. Y hemos transformado nuestro miedo a ese maelstrom giratorio que era un remolino en un terror absoluto por los agujeros negros.

Black Hole

Un agujero negro, de hecho, no es ni tan destructivo ni tan peligroso como nos los pintan en las películas de ciencia ficción. De hecho, vivimos todos dentro de un enorme agujero negro. Un agujero negro es una región del espacio delimitada por una “barrera” gravitatoria; toda la masa contenida en esa región genera una fuerza gravitatoria capaz de detener hasta la luz y, por lo tanto, ésta no es capaz de escapar de la región, de ahí el adjetivo “negro”. En 1916, el astrofísico alemán Karl Schwarzschild formuló una relación entre la masa y el radio que debía presentar una región del espacio para convertirse en agujero negro. Esta expresión es conocida como el radio de Schwarzschild:   y nos dice que para que se cree un agujero negro, el radio de la esfera que lo envuelva debe ser mayor que un determinado valor, que depende de la masa encerrada, la constante de gravitación universal y la velocidad de la luz. Para los lectores a los que les suene a chino (no les culpo, las matemáticas son un lenguaje útil pero tedioso) pondré un ejemplo: para que nuestro planeta se convirtiera en un agujero negro, debería tener toda su masa pero el tamaño de una hormiga (8 mm de radio).

Lo verdaderamente peligroso en un agujero negro es la zona conocida como el “Horizonte de sucesos”. Esta zona es la frontera del agujero, lo que llamaríamos su superficie y hacia ella se ve atraído todo cuerpo alrededor del agujero negro. El problema es que según se acerca la materia, esta va acelerando hasta velocidades absolutamente inmensas, alcanzando velocidades cercanas a la de la luz (300 000 km/s). A estas velocidades, la física que conocemos y suponemos lógica y constante no se aplica, sino que entra en juego la Relatividad General de Albert Einstein; debido a los extraños resultados de esta teoría, la materia empieza a experimentar cambios en su masa y en su tamaño y se producen distorsiones del espacio-tiempo. Según la materia se acerca más y más al horizonte de sucesos, se va desintegrando y convirtiéndose en energía pura en forma de ondas electromagnéticas. Al final, el agujero negro expulsa dicha energía a una velocidad muy próxima a la de la luz en forma de dos chorros perpendiculares al disco de materia que lo rodea.

gaura neagra univers paralel a

La parte más complicada de entender acerca de un agujero negro es, como siempre ocurre en astrofísica, las titánicas proporciones del fenómeno del que hablamos. Por poner un ejemplo: el agujero negro situado en el centro de nuestra galaxia (todas las galaxias tienen un agujero negro en su centro; es lo que las mantiene unidas y lo que las hace rotar) tiene 7.8 millones de kilómetros de radio y los dos chorros de energía miden aproximadamente cada uno el doble del diámetro de la galaxia. También es verdad que no todos los agujeros negros son gigantes supermasivos como el del centro de la galaxia; en la naturaleza se puede observar la aparición intermitente de microagujeros negros constantemente. El tamaño de estos últimos está en la escala subatómica y desaparecen en un tiempo de millonésimas de segundo sin mostrar ningún efecto a escala visible y sin representar ninguna clase de riesgo.

Como dato adicional añadiré que en el LHC (Gran Colisionador de Hadrones) del CERN se crean microagujeros negros constantemente, dando lugar a una gran proliferación de teorías apocalípticas sin fundamento científico alguno que retrasan enormemente el avance científico en las instalaciones de investigación de altas energías.

Gonzalo Díaz del Río.

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6 respuestas a Los Agujeros Negros: El Centro del Universo

  1. joebarcala dijo:

    Ahora si que no puedo dejar pasar mi duda: según una ley física universal que reza: la fuerza de atracción (gravedad) de un objeto, es directamente proporcional a su tamaño. A más grande un objeto (planeta, estrella), más grande su fuerza de gravedad. ¿Pueden existir entonces agujeros negros subatómicos? Si son tan pequeños, no tienen el poder de atracción según esa ley, ¿Cómo son posibles? Porque la densidad no tiene que ver con esa ley, ¿o sí?

    • J.G.Barcala dijo:

      Muy buena pregunta José Luis, eso es lo que nos enseñan en algunos colegios, sobretodo cuando somos jóvenes y aún no entendemos todos los conceptos, yo también solía confundirme,.La realidad es que la gravedad no depende del tamaño de un cuerpo, sino de su masa, y hay objetos que pueden ser muy pequeños, pero con una masa enorme. Ahora bien, yo no soy un experto, y le pediré a Gonzalo que te responda mejor.
      Muchas gracias por comenatr y un abrazo.

      • Gonzalo Díaz del Río dijo:

        La densidad es precisamente la clave: la densidad de un cuerpo es la relacion entre su masa y su tamaño. Por ejemplo, dos dados del mismo tamaño, uno de plomo y otro de madera tienen masas muy distintas. Un agujero negro es nuestro “dado de plomo”; es una inmensa cantidad de materia encerrada en un espacio diminuto. Tan grande es la densidad de un agujero negro que se aproxima al valor del infinito.

        Los microagujeros negros son la consecuencia directa de una de las leyes de la Relatividad postulada por Einstein: Cuanto más rápido se mueve un cuerpo, mayor es su masa efectiva. Puede sonar absurdo y opuesto a toda lógica, pero está comprobado; la relatividad es, tras la cuántica, la rama de la física menos intuitiva. En fin, en los experimentos del LHC se aceleran haces de partículas subatómicas (Un ejemplo de Hadron son los protones o los neutrones) a velocidades muy cercanas a la de la luz, sin alcanzarla nunca al ser esto físicamente imposible. Esto hace que su masa aumente enormemente en relación a su tamaño y se crea esporádicamente un agujero negro. Hay que tener en cuenta que la fuerza de gravitación de este microagujero es absolutamente inapreciable para cualquier cuerpo de tamaño superior a un hadron. La vida media de estas diminutas singularidades está en la escala de las millonésimas de segundo.

      • joebarcala dijo:

        Tiene más lógica así. Ahora que Gonzalo nos diga.

  2. gomiam dijo:

    Algunos detalles, si se me permite:
    El agujero negro es destructivo, como indicas, cuando el objeto a destruir se mueve suficientemente despacio como para no poder escapar de su fuerza gravitatoria. Pero creo que la afirmación de que “vivimos dentro de un agujero negro” es aventurada: vivir dentro del campo gravitatorio de un agujero negro no es lo mismo que vivir más allá de su horizonte de sucesos.
    Me temo es correcto que la materia, alrededor de un agujero negro, se convierta en energía. De hecho no lo hace: “simplemente” tiende a aumentar su masa y su velocidad al orbitar cada vez más cerca de éste. Pero la deformación que el agujero negro produce en el espaciotiempo es independiente de la existencia de masa a su alrededor: según la RG de Einstein, todas las masas deforman el espaciotiempo. La masa de los agujeros negros, “simplemente”, ocupa menos volumen que el correspondiente a su radio de Schwartzschild. Esto se traduce, probablemente, en que la masa del agujero negro colapsa a un punto (una singularidad), pero esto no es imprescindible: en principio (esto es sólo una elucubración), podría ocurrir que un agujero negro estuviera compuesto por una materia exótica capaz de soportar las tensiones de una aceleración que ni la luz puede superar.
    Lo que ocurre con los agujeros negros es que la materia a su alrededor (fuera del horizonte de sucesos) gira en torno a ellos. Cuanto más se acerca la materia al horizonte de sucesos mayor es su velocidad. Entran aquí en juego, entonces, dos tipos de sucesos: por un lado está la radiación sincrotrón (la que emiten los cuerpos cuando, moviéndose a velocidades relativistas, se desvían de la línea recta) y, por otro, la conservación del momento angular que hace que la caída progresiva hacia el agujero negro de la masa que se halla en su disco de acreción acelere parte de la misma. Las partículas aceleradas suelen ser protones y electrones, así que su aumento de velocidad se alinea con el campo magnético del disco de acreción (recordemos que una carga eléctrica en movimiento genera un campo magnético) y se producen los haces de eyección en los polos del agujero negro.
    Por último, y entrando en el comentario de joebarcala, sí: son posibles los agujeros negros microscópicos, pero se extinguen demasiado rápido como para ser importantes. Me explico: aunque parezca contraintuitivo, los agujeros negros también pierden energía (ya mencioné antes la radiación de Hawking, por ejemplo) y su supervivencia depende de que ganen más energía “consumiendo” la materia y energía que hay a su alrededor que la que pierden por “evaporación”. Cuanto menor es el agujero negro, menor es su capacidad de crecer gracias a la energía que lo rodea hasta el punto de que, a partir de un tamaño determinado (que ignoro) no puede crecer más rápido de lo que se evapora.

  3. Rivale dijo:

    Buen día a todos, Creo que la afirmación de que vivimos en un agujero negro se basa en la teoría del universo holográfico. A grandes rasgos, esto es que toda la información 3d de lo que cayó en un agujero negro se encuentra contenida en su superficie que es 2d.

    Extrapolando esto, puede que nuestro universo de 3d sea la representación de un universo en dimensiones superiores que se encuentran dentro de un agujero negro

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