La Jornada Semanal,   domingo 27 de junio  de 2004        núm. 486
 Hoyos negros:
donde el Universo se curva

Norma Ávila Jiménez

El objeto es hueco... y sigue y sigue... y... oh Dios mío... está lleno de estrellas! [...] La Puerta de las Estrellas se abrió. La Puerta de las Estrellas se cerró. En un lapso de tiempo demasiado breve para poder ser medido. El Espacio giró y se torció sobre sí mismo." En su novela 2001 Odisea del Espacio, Arthur C. Clarke narra cómo el astronauta David Bowman penetra en lo que era un monolito que se transforma en uno de los objetos más enigmáticos del Universo: un hoyo negro. Probablemente existan varios a quienes les gustaría estar en el lugar de Bowman para observar y sentir lo que sucede al ser tragado por estos misteriosos cuerpos cósmicos inspiradores de la ciencia ficción.

¿Qué son y cómo los detectan? La doctora Déborah Dultzin, investigadora del Instituto de Astronomía de la unam, los define de dos formas: la primera, de acuerdo con la física clásica desarrollada por Isaac Newton, está relacionada con la velocidad de escape, que es la requerida por un objeto para escapar de la atracción gravitacional de otro. Ejemplo, las naves lanzadas al espacio, necesitan alcanzar una velocidad de once kilómetros por segundo, para evitar que la atracción gravitacional de la Tierra las frene y las haga descender. Un agujero negro es un objeto con tal fuerza de gravedad, que un objeto muy cercano a él requeriría una velocidad de escape mayor a la de la luz –equivalente a 300 mil kilómetros por segundo–, la máxima existente en el Universo, para no ser deglutido. Por ello la luz también es tragada por éste y por lo mismo, es negro. La otra definición, de acuerdo a la Teoría de la Relatividad General de Albert Einstein, lo señala como un cuerpo muy denso capaz de producir una curvatura tan profunda en el Universo, que se cierra sobre sí mismo para quedar como una región aislada del espacio-tiempo.

Como son imposibles de ver, explica la especialista, los agujeros negros se han detectado por la radiación emitida cuando los cautivos cuerpos celestes van cayendo hacia su abismal centro; "además de despedir rayos X, se forma una especie de remolino similar al de un lavabo lleno de agua en el momento en el que se le quita el tapón". Pueden ser enormes, de millones de veces la masa del Sol, como los que se encuentran en el centro de las galaxias (conglomerados de miles de millones de estrellas), o más chicos, de ocho veces la masa del Sol, y que resultan de colapsos de estrellas muy masivas.

En febrero pasado, los Observatorios Espaciales Chandra y xMM -Newton detectaron radiaciones de rayos x emitidas por un hoyo negro ubicado en el centro de la galaxia rx j1242-11, al momento de rasgar una estrella para deglutirla. ¿Qué le pasará a esta estrella conforme el oscuro remolino la arrastra a sus profundidades?: lo mismo que nos sucedería si fueramos tragados por uno de estos exóticos especímenes del Universo. Primeramente, explica el doctor Miguel Alcubierre, investigador del Instituto de Ciencias Nucleares de la unam, si nos acercáramos al agujero negro con los pies en dirección hacia su centro, por la atracción gravitacional éstos serían los primeros en alargarse –proceso denominado espaguetización– y después el resto de nuestro cuerpo, hasta desgarrarse; luego seguiría el turno a nuestras moléculas y átomos. Todo quedaría deshecho. La fuerza infinita de gravedad del punto llamado singularidad, que está en el centro del agujero negro, se haría patente.

Si alguien pudiera vernos mientras fuéramos acercándonos a la entrada del remolino cósmico, le parecería que la velocidad que traíamos poco a poco se alentaría, hasta quedar como una imagen congelada en el umbral del hoyo negro. A la inversa, indica, conforme nos tragara el agujero negro, veríamos que el tiempo se aceleraría; la vida del Universo pasaría rapidísimo ante nuestros ojos, hasta llegar a su fin. Eso obedece a que la fuerza de gravedad afecta al tiempo y ese fenómeno se conoce como dilatación del tiempo. ¿Qué más ocurriría dentro de un agujero negro?

Existe un planteamiento resultante de las ecuaciones de la Teoría de la Relatividad de Einstein, que propone la existencia de agujeros de gusano dentro de los hoyos negros. "Se puede pensar en un agujero de gusano como una especie de puerta que nos trasladaría de manera instantánea a otro lugar del Universo –explica Miguel Alcubierre–; es como si abriera la puerta de mi cubículo, saliera y ya estuviera en China. No está comprobada su existencia dentro de los hoyos negros, porque se cierran tan rápido, que ni la luz alcanzaría a pasar; son sólo posibilidades teóricas." En su novela Contacto, Carl Sagan maneja esta teoría; Ellie, la protagonista, describe lo que va pasando: "Me estoy desbarrancando por un agujero negro [...] las poderosas fuerzas gravitacionales nos estirarán hasta convertirnos en un hilo largo y delgado. También nos aplastarán en sentido lateral." Como no sucede esa catástrofe, los personajes se dan cuenta de que entraron a un agujero de gusano que los traslada a gran velocidad al sistema estelar Vega.

Otro planteamiento –subraya el doctor Alcubierre– son los agujeros de gusano que no están asociados a los negros. Estos tendrían dos bocas, y si pudiéramos entrar, dice, y viajar hacia la boca de salida, iríamos al futuro inmediato, y al regresar, estaríamos de nuevo en el pasado, en el momento en que hubiéramos construido el agujero de gusano, no antes. "Los viajes al pasado remoto a través de los agujeros de gusano no se pueden realizar", subraya, sin embargo, que el deseo de nuestra mente por hacerlos detona la creación de la ciencia ficción y el disfrute de los lectores. Quienes penetramos en la novela Rescate en el tiempo, de Michel Crichton, saboreamos los combates entre el personaje principal –un historiador del siglo xx que se traslada al xiv– y caballeros medievales, y respiramos la humedad despedida por los castillos.

Para poder formar un agujero de gusano que no se cerrara, puntualiza el especialista, "se requeriría de una energía tal, que provocaría deformaciones en el Universo dando lugar a antigravedad, esto es, a una fuerza que nos repelería, que nos haría caer hacia arriba". Esa fuerza es contraria a la naturaleza de nuestro Universo, de allí que sea imposible –hasta el momento– construirlos.

Como se observa, un solo hoyo negro es espeluznante-fascinante. ¿Qué sucederá cuando dos de estos impresionantes objetos se cruzan, como el caso de los que están en el centro de la galaxia OJ 287, y que fueron descubiertos por un grupo de astrónomos entre ellos, la especialista universitaria Deborah Dultzin?l objeto es hueco... y sigue y sigue... y... oh Dios mío... está lleno de estrellas! [...] La Puerta de las Estrellas se abrió. La Puerta de las Estrellas se cerró. En un lapso de tiempo demasiado breve para poder ser medido. El Espacio giró y se torció sobre sí mismo." En su novela 2001 Odisea del Espacio, Arthur C. Clarke narra cómo el astronauta David Bowman penetra en lo que era un monolito que se transforma en uno de los objetos más enigmáticos del Universo: un hoyo negro. Probablemente existan varios a quienes les gustaría estar en el lugar de Bowman para observar y sentir lo que sucede al ser tragado por estos misteriosos cuerpos cósmicos inspiradores de la ciencia ficción.

¿Qué son y cómo los detectan? La doctora Déborah Dultzin, investigadora del Instituto de Astronomía de la unam, los define de dos formas: la primera, de acuerdo con la física clásica desarrollada por Isaac Newton, está relacionada con la velocidad de escape, que es la requerida por un objeto para escapar de la atracción gravitacional de otro. Ejemplo, las naves lanzadas al espacio, necesitan alcanzar una velocidad de once kilómetros por segundo, para evitar que la atracción gravitacional de la Tierra las frene y las haga descender. Un agujero negro es un objeto con tal fuerza de gravedad, que un objeto muy cercano a él requeriría una velocidad de escape mayor a la de la luz –equivalente a 300 mil kilómetros por segundo–, la máxima existente en el Universo, para no ser deglutido. Por ello la luz también es tragada por éste y por lo mismo, es negro. La otra definición, de acuerdo a la Teoría de la Relatividad General de Albert Einstein, lo señala como un cuerpo muy denso capaz de producir una curvatura tan profunda en el Universo, que se cierra sobre sí mismo para quedar como una región aislada del espacio-tiempo.

Como son imposibles de ver, explica la especialista, los agujeros negros se han detectado por la radiación emitida cuando los cautivos cuerpos celestes van cayendo hacia su abismal centro; "además de despedir rayos X, se forma una especie de remolino similar al de un lavabo lleno de agua en el momento en el que se le quita el tapón". Pueden ser enormes, de millones de veces la masa del Sol, como los que se encuentran en el centro de las galaxias (conglomerados de miles de millones de estrellas), o más chicos, de ocho veces la masa del Sol, y que resultan de colapsos de estrellas muy masivas.

En febrero pasado, los Observatorios Espaciales Chandra y xMM -Newton detectaron radiaciones de rayos x emitidas por un hoyo negro ubicado en el centro de la galaxia rx j1242-11, al momento de rasgar una estrella para deglutirla. ¿Qué le pasará a esta estrella conforme el oscuro remolino la arrastra a sus profundidades?: lo mismo que nos sucedería si fueramos tragados por uno de estos exóticos especímenes del Universo. Primeramente, explica el doctor Miguel Alcubierre, investigador del Instituto de Ciencias Nucleares de la unam, si nos acercáramos al agujero negro con los pies en dirección hacia su centro, por la atracción gravitacional éstos serían los primeros en alargarse –proceso denominado espaguetización– y después el resto de nuestro cuerpo, hasta desgarrarse; luego seguiría el turno a nuestras moléculas y átomos. Todo quedaría deshecho. La fuerza infinita de gravedad del punto llamado singularidad, que está en el centro del agujero negro, se haría patente.

Si alguien pudiera vernos mientras fuéramos acercándonos a la entrada del remolino cósmico, le parecería que la velocidad que traíamos poco a poco se alentaría, hasta quedar como una imagen congelada en el umbral del hoyo negro. A la inversa, indica, conforme nos tragara el agujero negro, veríamos que el tiempo se aceleraría; la vida del Universo pasaría rapidísimo ante nuestros ojos, hasta llegar a su fin. Eso obedece a que la fuerza de gravedad afecta al tiempo y ese fenómeno se conoce como dilatación del tiempo. ¿Qué más ocurriría dentro de un agujero negro?

Existe un planteamiento resultante de las ecuaciones de la Teoría de la Relatividad de Einstein, que propone la existencia de agujeros de gusano dentro de los hoyos negros. "Se puede pensar en un agujero de gusano como una especie de puerta que nos trasladaría de manera instantánea a otro lugar del Universo –explica Miguel Alcubierre–; es como si abriera la puerta de mi cubículo, saliera y ya estuviera en China. No está comprobada su existencia dentro de los hoyos negros, porque se cierran tan rápido, que ni la luz alcanzaría a pasar; son sólo posibilidades teóricas." En su novela Contacto, Carl Sagan maneja esta teoría; Ellie, la protagonista, describe lo que va pasando: "Me estoy desbarrancando por un agujero negro [...] las poderosas fuerzas gravitacionales nos estirarán hasta convertirnos en un hilo largo y delgado. También nos aplastarán en sentido lateral." Como no sucede esa catástrofe, los personajes se dan cuenta de que entraron a un agujero de gusano que los traslada a gran velocidad al sistema estelar Vega.

Otro planteamiento –subraya el doctor Alcubierre– son los agujeros de gusano que no están asociados a los negros. Estos tendrían dos bocas, y si pudiéramos entrar, dice, y viajar hacia la boca de salida, iríamos al futuro inmediato, y al regresar, estaríamos de nuevo en el pasado, en el momento en que hubiéramos construido el agujero de gusano, no antes. "Los viajes al pasado remoto a través de los agujeros de gusano no se pueden realizar", subraya, sin embargo, que el deseo de nuestra mente por hacerlos detona la creación de la ciencia ficción y el disfrute de los lectores. Quienes penetramos en la novela Rescate en el tiempo, de Michel Crichton, saboreamos los combates entre el personaje principal –un historiador del siglo xx que se traslada al xiv– y caballeros medievales, y respiramos la humedad despedida por los castillos.

Para poder formar un agujero de gusano que no se cerrara, puntualiza el especialista, "se requeriría de una energía tal, que provocaría deformaciones en el Universo dando lugar a antigravedad, esto es, a una fuerza que nos repelería, que nos haría caer hacia arriba". Esa fuerza es contraria a la naturaleza de nuestro Universo, de allí que sea imposible –hasta el momento– construirlos.

Como se observa, un solo hoyo negro es espeluznante-fascinante. ¿Qué sucederá cuando dos de estos impresionantes objetos se cruzan, como el caso de los que están en el centro de la galaxia OJ 287, y que fueron descubiertos por un grupo de astrónomos entre ellos, la especialista universitaria Deborah Dultzin?