Los agujeros negros podrían brillar

Muchos medios han titulado esta noticia tal que así: “Consiguen crear un agujero negro en el laboratorio”. Esto no sería un problema si, efectivamente, alguien hubiera conseguido crear un agujero negro en el laboratorio, pero tal cosa no ha sucedido. Hay detalles importantes y difíciles de simplificar. Ese rigor es difícil de mantener en los titulares, por eso aceptamos que puedan alejarse un poco de la realidad. No obstante, lo que aquí ha ocurrido va un paso más allá. ¿Qué se ha hecho realmente, entonces? Se ha creado un sistema físico que simula una de las propiedades de un agujero negro.

Resulta que un agujero negro no es solo espacio vacío, así que cuenta con ciertas características simulables en un laboratorio. Para comprenderlo de una forma simplificada, debemos pensar en un agujero negro como una región del espacio, no como un objeto en sí mismo. El motivo es que, cuando hablamos de él, tomamos por sus partes zonas del espacio donde no hay gran cosa más allá de deformaciones en el propio espacio-tiempo. Por eso hablamos de una región. En cualquier caso, la clave está en que, esa zona, cuenta con una densidad enorme. Ahora es cuando las cosas empiezan a ponerse raras.

La gravedad como deformación

Una gran masa concentrada en una pequeña parte del espacio. Aunque la situación es diferente, podemos imaginarlo como si nos tumbáramos sobre una cama elástica. Posiblemente se hunda un poco, deformando la tela, pero si nos ponemos de pie, concentrando nuestra masa sobre una superficie menor, como son nuestros pies, la deformación también aumentará, hundiéndonos más en la cama. Si olvidamos que la cama elástica es plana mientras que el espacio-tiempo tiene tres dimensiones espaciales y una temporal, podemos hacernos una idea de cómo la masa también deforma al espacio-tiempo en el que se encuentra. Lo importante, en cualquier caso, es intuir que la geometría del espacio tiempo puede cambiar cuando interactúa con objetos muy densos.

El siguiente paso es comprender sus consecuencias. Volvamos a la tan manida analogía de la cama elástica. Si nosotros estamos de pie en su centro y dejamos caer unas canicas en la tela, veremos como todas ruedan a favor de la pendiente, concentrándose en torno a nuestros pies, como si fueran atraídas por ellos. Más o menos así funcionaría la gravedad si la entendemos como una deformación del espacio-tiempo. Pues bien, cualquier objeto con masa, por poca que sea, ve curvada su trayectoria en función de las deformaciones del espacio-tiempo que recorra. Por lo que, si pasa cerca de un planeta, por ejemplo, su viaje se curvará.

Cuanto más denso y masivo sea un objeto más curvará las trayectorias, incluso de las partículas con menos masa, como los fotones que forman la luz. Así pues, podemos imaginar un cuerpo tan descomunal que atraiga a la luz y no la deje volver a escapar, curvando tanto su trayectoria que se precipite sobre él o, al menos, que quede dando vueltas a su alrededor. Eso es lo que sucede en un agujero negro y el radio a partir del cual la luz no es capaz de escapar lo conocemos como “horizonte de sucesos”. Pues bien, lo que han simulado los investigadores en el laboratorio es eso: un horizonte de sucesos, pero no uno debido a la gravedad, como el de un agujero negro.

La abstracción

Ya hace tiempo que, para investigar algunas propiedades de los agujeros negros, los investigadores recrean horizontes de sucesos en el laboratorio. Pero, estos horizontes de sucesos solo tienen una cosa en común con los que podemos detectar en los agujeros negros (aunque una cosa crucial que les vale el nombre). Dos de sus partes están desconectadas. La luz que pasa el horizonte de sucesos de un agujero negro no puede volver a salir y, en el caso de este experimento, una partícula eléctrica (el electrón) recorría una serie de átomos de tal modo que cada “salto” le resultaba más complicado que el anterior, desconectando parte de la cadena del resto, en el momento en que el electrón ya no podía continuar su viaje.

Como vemos, la similitud es puramente conceptual y, si decir que esto es una simulación de un horizonte de sucesos ya es peliagudo, afirmar que han creado un agujero negro es absolutamente falso. En cualquier caso, gracias a esto, los científicos han podido observar cómo la cadena de átomos comenzaba a emitir radiación electromagnética, lo que solemos entender por luz, aunque no necesariamente visible. Esto encajaría con la idea de que el horizonte de sucesos de un agujero negro también emite radiación, concretamente la que fue bautizada como radiación de Hawking. Es difícil sacar conclusiones robustas de un estudio donde se han aceptado tantas simplificaciones de lo que realmente pretendemos medir, pero, sin duda, es un paso interesante en la dirección correcta.

QUE NO TE LA CUELEN:

• Este tipo de estudios ya se habían realizado utilizando las propiedades acústicas de los fluidos, una vez más, desconectando dos zonas del experimento, aunque esta nueva investigación aporta un enfoque innovador y unas conclusiones más llamativas.

REFERENCIAS (MLA):

• Lotte Mertens et al, Thermalization by a synthetic horizon, Physical Review Research (2022). DOI: 10.1103/PhysRevResearch.4.043084