Explorando agujeros negros: la creación más desconcertante de la naturaleza

Los agujeros negros son regiones del Universo donde las fuerzas de la gravedad son tan poderosas que cualquier cosa a su alrededor puede ser atraída y tragada. Explorar agujeros negros puede ser complicado, ya que estos objetos extremadamente densos atrapan todo tipo de luz dentro de su horizonte, haciéndolos casi imperceptibles en medio de la oscuridad del cosmos.

Los científicos solo pueden detectar la presencia de agujeros negros en virtud de su comportamiento con otros elementos. La fuerte gravedad de un agujero negro se manifiesta en forma de ondas que ejercen una atracción gravitacional sobre otros objetos como las estrellas. Esto nos parece una distorsión visible del espacio alrededor de los cuerpos cercanos.

¿Cómo se forman los agujeros negros?

Los agujeros negros son el resultado de lo que la NASA llama “la mayor explosión que tiene lugar en el espacio”, es decir, las supernovas. Estos estallidos brillantes, que pueden eclipsar brevemente a galaxias enteras, marcan el final de la vida de las grandes estrellas, cuyos núcleos se dejan colapsar y eventualmente se convierten en agujeros negros.

Según la NASA, los registros confirmados más antiguos de avistamientos de supernovas se remontan al año 185 d. C., cuando los astrónomos chinos detectaron una «estrella invitada» que permaneció en el firmamento durante ocho meses y no se movió por los cielos como un cometa. Los científicos creen que fue RCW 86, el remanente de la supernova SN 185.

¿Siempre en expansión o progresivamente encogiéndose?

Los agujeros negros pueden crecer en tamaño al “comer” materiales como polvo, gas, estrellas e incluso otros agujeros negros; con muchos alcanzando proporciones de más de 50 masas solares. Sin embargo, los agujeros negros también pueden encogerse.

Según el físico Stephen Hawking, los agujeros negros pierden energía constantemente debido a los efectos cuánticos relativistas. Esta pérdida de energía provoca la progresiva reducción de su masa, dando como resultado su eventual evaporación a lo largo de un número importante de años. 

Agujeros negros en nuestra Vía Láctea

Según Kailash Sahu, astrofísico del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore, una de cada mil estrellas de nuestra galaxia es lo suficientemente grande como para formar un agujero negro. Esto sugiere que en nuestra Vía Láctea “debería haber alrededor de 100 millones de agujeros negros de masa estelar”.

Los agujeros negros de masa estelar son aquellos que se forman a partir de estrellas relativamente pequeñas, a diferencia de los agujeros negros supermasivos, que son millones o incluso miles de millones de veces más masivos que nuestro sol.

¿Qué hay en su centro?

Lo que se encuentra dentro de un todo negro no se comprende tan fácilmente como sus propiedades externas. De hecho, si exploraras su centro, es probable que no puedas regresar para compartir tus descubrimientos con nosotros. Entonces, ¿por qué no envían una cámara para averiguarlo?

Según Geoffrey Landis, científico e ingeniero del Centro de Investigación John Glenn de la NASA, una vez que se deja caer una cámara en un agujero negro, su información ya no se puede recuperar. Explica que las fuerzas gravitatorias internas ralentizarían la recepción de imágenes hasta que la última imagen tardara un tiempo infinito en aparecer. Por lo tanto, dejaríamos de recibir imágenes antes de que la cámara llegara al núcleo del agujero negro. 

Nuestras limitaciones humanas han llevado a los científicos a intentar resolver este misterio a través de teorías, aunque este también ha sido un camino accidentado. Durante años, los físicos han estado tratando de reconciliar la teoría de la gravedad (descrita por la Teoría de la Relatividad de Einstein) y la teoría de las partículas (también conocida como Mecánica Cuántica) con poco éxito. Pero, ¿por qué son tan importantes para comprender los agujeros negros y, sin embargo, son tan difíciles de conectar?

Los científicos han descubierto que la única forma de saber qué sucede en el centro de un agujero negro es comprender cómo se comporta la gravedad a niveles cuánticos, es decir, a escalas muy pequeñas.

El tema es que la teoría de la gravedad estudia el espacio-tiempo sin considerar el comportamiento de las partículas, y así mismo, el modelo de la física de partículas excluye la existencia de la gravedad. Dado que se excluyen entre sí, el comportamiento de la gravedad a nivel de partículas, lo que se llamaría gravedad cuántica, aún está por comprenderse.

Afortunadamente, los científicos han encontrado recientemente una manera de conectar las dos teorías a través de una conjetura matemática llamada «dualidad holográfica», que sugiere que la teoría de la gravedad y la teoría de las partículas son matemáticamente equivalentes. Esto significa que al comprender mejor las partículas, se podría revelar información importante sobre la gravedad. 

“Esperamos que al comprender las propiedades de esta teoría de partículas a través de los experimentos numéricos, entendamos algo sobre la gravedad”, dijo Enrico Rinaldi, científico investigador del Departamento de Física de la UM. “Desafortunadamente, todavía no es fácil resolver las teorías de partículas. Y ahí es donde las computadoras pueden ayudarnos”. Actualmente, la computación cuántica y el aprendizaje automático se utilizan para probar la idea de la dualidad holográfica. 

¿Qué pasaría si caemos en un agujero negro?

Basado en la Teoría General de la Relatividad de Albert Einstein, caer en un agujero negro sería como entrar en una nueva dimensión donde los conceptos de espacio y tiempo son diferentes. Sin embargo, antes de que pudiéramos explorar más esta nueva ‘realidad’, comenzaríamos a sentir los fuertes efectos de la gravedad en un proceso llamado «espaguetificación», en el que nuestros cuerpos se comprimirían horizontalmente y se estirarían verticalmente hasta el punto de parecerse a un fideo. 

Afortunadamente, esto es casi imposible, ya que los agujeros negros están demasiado lejos de nuestro sistema solar y tampoco es probable que nuestro sol se convierta en un agujero negro, ya que no es lo suficientemente masivo como para explotar. Incluso si nuestro sol se convirtiera en un agujero negro con la misma masa que tiene hoy, su influencia gravitatoria sobre nuestro planeta no cambiaría y la Tierra seguiría orbitando como de costumbre, solo que en la oscuridad.

Los agujeros negros son nuestros compañeros silenciosos en la inmensidad del universo. En el mismo centro de nuestra galaxia natal podemos encontrar un agujero negro supermasivo que pesa unos millones de veces la masa de nuestro sol. El solo pensar en lo enorme que es el cosmos puede hacer que nuestras preocupaciones cotidianas parezcan triviales y, al mismo tiempo, recordarnos que en medio de lo que parece caótico, siempre hay un orden superior que mantiene el equilibrio. 

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