Las 10 preguntas que nos hacemos sobre los agujeros negros

Roberto Emparan, investigador ICREA en el Instituto de Ciencias del Cosmos de la Universidad de Barcelona, publica «Iluminando el lado oscuro del Universo» (Ariel), libro en el que disecciona los secretos más recónditos del Cosmos. LA RAZÓN plantea a este físico, uno de los más reconocidos internacionalmente en este área, 10 preguntas claves para entender los agujeros negros.

1-¿Cómo explicaría a un neófito en física en qué consisten los agujeros negros?

-Los agujeros negros son lugares en los que se puede entrar, pero de los que es imposible salir, ya que la fuerza de su gravedad no deja escapar ni siquiera la luz, que es lo que viaja más rápidamente en el universo. No solo eso: en el interior de un agujero negro el universo acaba, en una especie de Big Bang inverso en el que el tiempo, el espacio y la materia en lugar de comenzar, llegan a su fin. Lo más importante que sabemos sobre los agujeros negros es que, por increíbles que puedan parecer, realmente existen, y además están presentes en todo el universo: la mayoría de las galaxias, incluyendo la nuestra, albergan cientos de millones de tamaño moderado.

2-¿Qué veríamos si tuviéramos uno delante?

-Si tuviésemos uno delante, frente a un fondo estrellado, no solo veríamos su “sombra”, un disco oscuro, sino que también actuaría como una lente que distorsiona la imagen del fondo estelar alrededor de la sombra. Ello se debe a que la gravedad desvía (como hace una lupa) los rayos de luz que pasan cerca del agujero negro pero que no caen en él.

3-¿Por qué se producen?

-Para que se forme un agujero negro hay que concentrar mucha masa en un espacio muy pequeño, por ejemplo, tanta masa como la del Sol, comprimida dentro de una esfera de tan solo seis kilómetros. Semejantes concentraciones se producen cuando una estrella gigante colapsa al agotarse su combustible nuclear. También creemos que se hubieron de formar en el universo primitivo, que era muchísimo más denso y violento que en la actualidad.

4-Se habla de una distorsión del espacio-tiempo en su interior. Si algo o alguien penetrara en uno de ellos, ¿qué ocurriría?

-Ya sea un astronauta o una sonda lo que caiga a un agujero negro, la fuerza de su gravedad lo estirará y comprimirá tan violentamente que lo desintegrará en pedazos. El momento en que esto ocurra depende del tamaño del agujero negro: cuanto mayor sea este, más tiempo podremos sobrevivir. Si el tamaño del agujero negro es moderado —unos cuantos kilómetros— nos despedazaremos incluso antes de entrar en su interior. Pero si se tratase de un agujero negro supermasivo podríamos sobrevivir varios minutos, incluso horas, dentro de él.

5-¿Qué veríamos dentro en el caso de sobrevivir?

-Depende de muchos detalles, pero probablemente podríamos observar objetos que cayeron mucho antes que nosotros y para los que apenas ha transcurrido el tiempo. En cualquier caso, la desintegración final sucedería tan rápido, en milésimas de segundo o menos, que no llegaríamos a tener tiempo de sentir dolor. A menudo se especula con la posibilidad de atravesar un agujero negro para aparecer en otro lugar del universo. La idea es fascinante, tanto para la ciencia como para la ficción, pero a la luz de lo que sabemos, esto no es posible. Personalmente, si alguien me invitase a saltar a un agujero negro, le respondería educadamente: «Pase usted primero».

6-¿Sería posible desarrollar en el futuro una tecnología que permita explorarlos, por ejemplo, en una misión tripulada?

-Parece extremadamente difícil, ya que los agujeros negros más cercanos conocidos están a miles años luz de distancia, lo que implica que llegar a ellos requeriría misiones de al menos miles de años de duración. Pero si alguna vez tuviésemos la tecnología para realizar estos viajes, entonces muy probablemente también seríamos capaces de explorar el entorno cercano al agujero negro. Dado lo que conocemos del ser humano, probablemente no faltarían voluntarios a lanzarse al interior.

7-¿Cuál es su relación con los agujeros de gusano? ¿En qué se diferencian?

-Los agujeros de gusano son una especie de atajos en el universo: imaginemos que somos gusanitos en la superficie de una manzana, y queremos ir al otro extremo de esa manzana. Podemos ir arrastrándonos poco a poco por la superficie, o hacer un túnel que nos lleve al otro lado a través de un camino más corto. Si existiesen en nuestro universo, estos túneles nos darían la manera de superar las descomunales distancias interestelares. A diferencia de los agujeros negros, donde hay entrada, pero no salida, un agujero de gusano nos permitiría hacer viajes de ida y vuelta. Sin embargo, mientras que hoy en día sabemos que los agujeros negros existen en nuestro universo, los agujeros de gusano siguen perteneciendo a la especulación, algo que solo hemos explorado con papel y lápiz usando las ecuaciones de la teoría de Einstein. Desafortunadamente, no sería seguro viajar por los agujeros de gusano: son tan delicados que al intentar atravesarlos se cerrarían rápidamente para convertirse en agujeros negros donde, como hemos visto, moriríamos despedazados. A día de hoy, los agujeros de gusano son solo construcciones muy especulativas, pero en cualquier caso fascinantes para explorar lo que nos permite la física cuando la llevamos a sus límites.

8-Las ondas gravitatorias, ¿pueden proporcionarnos información los agujeros negros?

-El descubrimiento, hace poco más de dos años, de las ondas gravitatorias que se produjeron en la colisión y fusión de dos agujeros negros ha supuesto la evidencia más abrumadora de la existencia de estos objetos. Hasta ahora solo teníamos evidencia indirecta de ellos, huellas de su presencia como objetos muy masivos y compactos pero invisibles, algo así como detectar al hombre invisible por sus pisadas en la nieve. Las ondas gravitatorias nos han revelado los agujeros negros de forma mucho más directa. Una de las principales preguntas que ahora nos planteamos resolver con ellas es: ¿son estos realmente los agujeros negros que predice la teoría de Einstein, o son en cambio “impostores” realmente buenos?

9-¿Fue consciente Einstein de que su teoría predecía la existencia de los agujeros negros?

-No, Einstein nunca llegó a entender que su teoría predecía los agujeros negros, e incluso llegó a escribir un artículo en el que negaba su posibilidad. Pese a que Einstein tuvo una imaginación portentosamente creativa, sus ecuaciones resultaron ser más inteligentes que él, y fueron mucho más allá de lo que él creyó posible.

10-¿Cuáles fueron las aportaciones de Stephen Hawking en este sentido?

-Su principal contribución ha sido darnos las principales pistas para ir más allá de la teoría de Einstein, uniendo los dos pilares básicos de nuestra comprensión del universo: la física de lo muy grande –la gravedad de Einstein– con la de lo muy pequeño: la cuántica. Hawking halló que la cuántica hace que, sorprendentemente, la oscuridad de los agujeros negros no sea absoluta. El agujero negro emite una radiación muy sutil.También nos planteó un enigma que, cuarenta años después, nos sigue teniendo perplejos. La cuántica nos dice que la información nunca se pierde en el universo, solo se embrolla mucho: por mucho que trituremos un libro, siempre podremos reconstruirlo a partir de sus pedazos. Pero si ese libro cae a un agujero negro, parece que perdemos su contenido irreversiblemente. Alguien debe ceder: o la cuántica, o la gravedad. Todavía no tenemos la respuesta, pero es crucial hallarla si queremos formular una “teoría de todo” que sea consistente.