Todo lo que vale la pena saber sobre… Los agujeros negros

Nada es más extraño que un agujero negro. El oscuro cadáver de un antiguo sol del que ni siquiera puede escapar la luz, se forma un agujero negro cuando una estrella masiva y moribunda se derrumba bajo su propia gravedad. Se encoge hasta que toda su masa está contenida en un punto infinitamente denso, llamado singularidad. Su gravedad es tan intensa, que si algo se aventura dentro de una frontera invisible alrededor de la singularidad, llamada horizonte de sucesos, no puede escapar.

Justo fuera del horizonte de sucesos gira material de alta temperatura – el disco de acreción – esperando a «caer» en el agujero negro como el agua cayendo en espiral por un desagüe. El disco emite rayos X, una forma de luz de alta energía, porque la materia se mueve tan rápido que su fricción genera mucho calor. Los chorros de energía y materia, cuyas formaciones siguen siendo un misterio, pueden alejarse del disco de acreción durante cientos de miles de años luz.

Al acercarse al horizonte de sucesos, un anillo de fotones rodea el agujero negro. Este lazo de luz, llamado órbita circular estable más interna, contornea el borde del agujero negro como un blanco. Y desde su centro muerto, el agujero negro evapora la energía llamada radiación Hawking, haciendo que todo se encoja muy ligeramente y lentamente. Miles de millones o trillones de años después de su nacimiento, el agujero negro se evaporará por completo.

Si te acercas demasiado a un agujero negro, es posible que termines pareciendo algo así.

Oleksandr Lysenko/Shutterstock

Al principio, flota sin preocupaciones a través del espacio-tiempo, acercándose gradualmente a un agujero negro. El tirón gravitacional de tus pies no es muy diferente al de tu cabeza.

A medida que te acercas, la gravedad del agujero negro se vuelve molesta. Debido a que sus zapatos están 5 o 6 pies más cerca, ellos sienten más de su tirón primero.

El agujero negro pronto tira de sus pies mucho más fuerte que el resto de ustedes. Comienzan a estirarse lejos de las pantorrillas.

Esa sensación incómoda crece a medida que usted es encordado en una hebra delgada, o espaguetisado. Se acabó el juego, viejo.

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AGUJEROS NEGROS EN EL TIEMPO
Una mirada a quién impulsó la ciencia de los agujeros negros durante los últimos 250 años.

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TEORÍA DE LOS AGUJEROS NEGROS
John Mitchell imagina un objeto tan masivo que ni la luz puede escapar. Doce años más tarde, a Pierre Laplace se le ocurre la misma idea.

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TEORIA DE LA RELATIVIDAD GENERAL
Albert Einstein publishes his theory of general relativity , which says the universe is made of stretchable «fabric» called space-time.

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LA SINGULARIDAD
Las ecuaciones de Karl Schwarzschild sugieren que existen singularidades, y define la distancia entre ellas y el punto de no retorno como el horizonte de sucesos.

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COLAPSO ESTELAR
J.Robert Oppenheimer, futuro director del Proyecto Manhattan, describe cómo una estrella moribunda y masiva se derrumba, dejando atrás un agujero negro (aunque la frase exacta no fue usada)

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ACUÑANDO EL TERMINO QUASAR
Maarten Schmidt acuña el término quasar para describir el 3C273, un agujero negro supermasivo que vomita energía en el centro de una galaxia, aunque nadie sabía lo que era en ese momento.

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TERMINO FAMILIAR
John Wheeler populariza el término agujero negro.

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CANDIDATO NO. 1
Los astrónomos llegan a un consenso sobre su primer candidato para el agujero negro, Cygnus X-1

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EMISION DE ENERGIA
Stephen Hawking dice que los agujeros negros emiten energía, llamada radiación Hawking, desde el interior del horizonte de sucesos.

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AGUJERO EN EL CENTRO
Los astrónomos alemanes reportan la primera evidencia de que la entrada oscura de nuestra galaxia contiene un agujero negro, llamado Sagitario A*:

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¿Quién resolverá la paradoja de la información?

Cuando un objeto cruza el horizonte de sucesos dentro de un agujero negro, nunca puede volver a salir – él, y toda la información sobre su identidad, quedan atrapados para siempre. Pero los agujeros negros se evaporan lentamente mientras filtran la radiación Hawking al espacio. Así que cuando desaparecen, ¿qué pasa con la información atrapada dentro? La mecánica cuántica dice que tal información nunca puede ser destruida. He aquí cómo cuatro físicos diferentes han tratado de resolver esta llamada paradoja de la información.

Leonard Susskind, Estación de Información Institución: Universidad de Stanford Año: 2008 Conocido por: Co-crear teoría de cuerdas Idea: En su libro The Black Hole War, Susskind dice que la física cuántica dicta que la información permanece en el borde del agujero negro, incluso mientras el objeto cae dentro. Stephen Hawking luchó contra él, diciendo que la información se ha ido para siempre, así que la mecánica cuántica debe ser defectuosa.
Joseph Polchinski, Cortafuegos

Institución: Universidad de California, Santa Bárbara

Año: 2012

Conocido por: Descubriendo las D-branas, explicando lo que son las D-branas (una cosa de la teoría de cuerdas)

Idea: Una vez que un agujero negro ha perdido casi la mitad de sí mismo a causa de la radiación Hawking, el horizonte de sucesos ya no puede almacenar suficiente información codificada para contar la historia de lo que hay dentro. Después de eso, nada puede entrar dentro o de lo contrario su información se perderá, y la singularidad choca esencialmente con el horizonte de sucesos. Un «cortafuegos» – un muro de partículas energéticas nacidas de una colisión – se encuentra justo fuera del horizonte, incinerando todo lo que intenta cruzarlo.

Gerard ‘t Hooft, Código Oculto Institución: Universidad de Utrecht Año: 2015 Conocido por: Ganar el Premio Nobel de Física en 1999 Idea:’t Hooft elaboró sobre la idea de Susskind. A medida que el objeto se acerca al borde del agujero negro, el campo gravitacional de este último cambia. Eso desplaza la radiación saliente de Hawking de una manera que codifica la información sobre el objeto Known for: Winning the Nobel Prize in Physics in 1999

Idea: ’t Hooft elaborated on Susskind’s idea. As the object approaches the black hole’s edge, the latter’s gravitational field changes. That shifts the outgoing Hawking radiation in a way that encodes information about the object

Stephen Hawking, Hologramas

Institución: Universidad de Cambridge

Año: 2015

Conocido por: Inventar la radiación Hawking, ser Stephen Hawking

Idea: Después de luchar durante años para que la información sea destruida, el famoso físico cambió de opinión. El año pasado, dijo que un objeto 3-D deja un sello 2-D – un holograma – en el horizonte de sucesos a medida que entra. A medida que la radiación de Hawking viaja, una impresión de la identidad del objeto es estampada en el holograma.

 

Cómo ver un agujero negro

Así como los planetas orbitan el sol, las estrellas orbitan el agujero negro central de nuestra galaxia, Sagitario A* (pronunciado «una estrella»). Científicos de la Universidad de California, Los Ángeles, han visto bailar a su palo de mayo durante más de 20 años.

Sagitario A* recientemente trató de destruir un objeto misterioso. En 2011, los astrónomos descubrieron el G2, que creían que era una nube de gas, en un curso de casi colisión con el centro galáctico. Creían que el agujero negro destrozaría al G2 antes de comérselo. G2 hizo spaghettify un poco, pero se mantuvo unido y continuó en su camino. Los científicos ahora creen que el gas oculta una estrella secreta, cuya gravedad mantuvo a las nubes a salvo de la aniquilación total.

No todas las estrellas son tan afortunadas. En octubre de 2015, los astrónomos vieron como un agujero negro supermasivo en la galaxia PGC 043234 -a 290 millones de años-luz de distancia- destruía una estrella, la introducía en el disco de acreción y luego se la comía para el almuerzo espacial.

Más allá de los agujeros negros

Aunque tenemos pruebas sólidas de que existen agujeros negros, muchos de los detalles permanecen borrosos, dejando abiertas extrañas puertas de posibilidad. En el extremo especulativo del espectro se encuentra el extraño mundo de agujeros de gusano y agujeros blancos.

Los agujeros de gusano, también llamados puentes Einstein-Rosen, son atajos entre dos lugares en el espacio. En este escenario, después de entrar en un agujero negro, usted (o sus restos espaguetizados) entran en un «túnel» y salen a muchos años luz de distancia a través de un agujero blanco, lo contrario de un agujero negro. Mientras que un agujero negro es como el Hotel California – puedes registrarte, pero nunca puedes irte – puedes dejar un agujero blanco, pero nunca volver a registrarte. Son matemáticamente posibles, pero nadie ha encontrado nunca evidencia de un agujero blanco o gusano. Por otra parte, su descubridor nunca podría volver a contárnoslo.

Agujeros negros en la pantalla grande

Una escena de la película «Event Horizon».

CERCA: El físico Kip Thorne trabajó con los productores de Interstellar para hacer la visualización de agujeros negros más precisa desde el punto de vista científico. Sin embargo, los personajes se acercaron con fantasía sin ser espaguetizados.

MÁS O MENOS: En el libro Thor: The Dark World de 2013, los elfos oscuros tienen bombas de agujeros negros que provocan una singularidad, aplastando a los enemigos y luego succionándolos. Si bien eso es lo que sucedería si una bomba de agujero negro estallara cerca, las bombas de agujero negro no son reales.

EN ABSOLUTO: En la película de 1997 Event Horizon, una nave espacial del mismo nombre intenta viajar por todo el universo creando agujeros negros. En su lugar, se desliza en una «dimensión de puro caos», causando que la tripulación se mutilen entre sí. Hasta la fecha, no hay evidencia de que los agujeros negros lleven a dimensiones de caos puro.

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Riley Williamson

Estudié psicología y Español en Australia antes de trasladarme a España para completar una maestría y un doctorado en neurociencia. Al darme cuenta de que era mejor escribiendo sobre ciencia que haciendo investigación, trabajé durante un tiempo como oficial de prensa antes de pasar al periodismo científico.