Universidad Politécnica de Tulancingo
alfonso.padilla@upt.edu.mx
Por Alfonso Padilla Vivanco
El primero que pensó en la posibilidad de la existencia de agujeros negros en el espacio exterior fue el astrónomo inglés John Mitchell, corría el año de 1783. El concepto era extraño y fue completamente ignorado por los científicos de su época. Hasta hace relativamente muy poco tiempo fue retomada esta idea bizarra. Más tarde y para el asombro de mucha gente, incluyendo a los astrónomos, se encontró evidencia de la existencia de estos agujeros negros en el espacio. Debido a que la atmósfera de nuestro planeta es opaca a los rayos X. La única forma conocida para determinar si un objeto astronómico emite en longitudes de onda de luz muy cortas, es mediante un telescopio con sensor de rayos X orbitando en el espacio. El primer observatorio de este tipo fue puesto en órbita por los Estados Unidos, frente a las costas de Kenia y el dispositivo fue llamado Uhuru. Esta palabra esta escrita en idioma swahili y significa: libertad. En al año 1971, este observatorio descubrió una fuente de rayos X notablemente brillante en la constelación del Cisne (Cygnus). Su frecuencia de parpadeo se acercaba a las mil veces por segundo. La conclusión era que esta fuente de rayos X debería ser muy pequeña, ésta fue denominada como: Cygnus X-1. Se trata de un sistema estelar binario y una potente fuente de rayos X, y es la primera gran evidencia de la existencia de un agujero negro. Cygnus X-1 se encuentra respecto de la Tierra a unos 7,000 años luz.
Actualmente, se sabe que un agujero negro puede ser el resultado del colapso de una estrella, la cual debe tener una masa superior a 3.2 veces la masa de nuestro Sol. Debido a que siempre hay pérdidas antes del colapso y durante el mismo, la estrella inicial probablemente tendría que tener una masa de al menos ocho masas solares, para poder terminar en agujero negro. Cuando una estrella colapsa para formar un agujero negro no se produce ninguna explosión. La estrella simplemente implota (estalla hacia adentro), este fenómeno se lleva a cabo en un tiempo de una pequeña fracción de segundo. La razón por la qué colapsa así, es que en todas las estrellas hay dos fuerzas que permiten que ésta, se mantenga en en equilibrio. Una de estas fuerzas es la fuerza de gravedad y la otra es la presión suministrada por el horno nuclear en el centro de la estrella. Esta es la fuente de energía que suministra el calor y la luz de una estrella durante toda su vida. Parte de esta presión se debe también a la presión del gas de la misma estrella. Para generar su energía, una estrella necesita combustible, y el combustible es el hidrógeno. Con el tiempo, como en el caso de un coche el combustible se agota. Entonces la estrella es superada por su campo gravitacional. Y la consecuencia es la muerte de la estrella.
Si uno pudiera observar el colapso, podría ver que éste comienza lentamente, pero rápidamente se acelera y luego, en menos de un segundo, todo termina. La estrella se ha convertido en un agujero negro. Donde alguna vez hubo una estrella masiva, ahora solo hay una pequeña esfera negra en el espacio; tiene sólo unos pocos kilómetros de diámetro y es un poco más pequeña que una estrella de neutrones. Una estrella de neutrones tiene una superficie sólida, la superficie del agujero negro, sin embargo, no lo es. Un agujero negro no emite luz. Sin la emisión de luz, podría parecer que uno no se es capaz de poder verlo. Un efecto es que un agujero negro bloquea la luz de las estrellas del fondo y éste es detectado como una esfera negra.
A principios de siglo XX, el físico Albert Einstein (1879-1955) había propuesto su teoría de la relatividad general. Poco tiempo después, el físico matemático Karl Schwarzschild (1873-1916) obtuvo dos soluciones exactas a la ecuaciones de campo de Einstein. Sin embargo estas ecuaciones no eran del todo perfectas, pues presentaban ciertas singularidades matemáticas. En el año 1935, Albert Einstein y el físico Nathan Rosen (1909-1995), retomaron el problema y examinaron el espacio-tiempo en el que se encontraba una de estas singularidades de las ecuaciones. Ellos descubrieron que tenían la forma de un cuello de botella. Ahora se le conoce como la garganta del agujero negro. Descubrieron que esta garganta se estrechaba hasta una singularidad y luego se abría de nuevo, casi como si una imagen de espejo de esta garganta estuviera unida a otro extremo. Este objeto en su conjunto es referido como un agujero de gusano en el espacio. Einstein se preguntó qué había al otro lado del agujero de gusano y llegó a la conclusión de que allí no había ningún universo. Se sintió aliviado cuando pudo demostrar que para atravesarlo se necesitaba una velocidad mayor a la de la luz.
Para el año 1963, el matemático Roy Patrick Kerr descubrió la solución para un agujero negro giratorio, por lo que, los científicos se dieron cuenta de que una persona sí podría atravesar el agujero de gusano con una velocidad menor a la de la luz. Pero si podemos pasar, tenemos que preguntarnos qué veríamos si miráramos hacia la salida. Claramente no puede ser un agujero negro, ya que los agujeros negros continuamente atraen la materia hacia adentro y la materia es expulsada por este extremo. Los físicos ahora llaman a su extremo opuesto un agujero blanco. De hecho, es un agujero negro invertido en el tiempo. Para alguien fuera de la región, parecería ser un gusher (pozo de petróleo). Basados en esta teoría ha surgido el concepto de puente de Einstein-Rosen, en el que se propone que la materia puede viajar de un lugar del universo a otro, con distintos tiempos. Existe ahora la teoría llamada: puente de Einstein-Rosen, y ésta ha sido aprovechada por la física para imaginar la posibilidad de viajes en el tiempo; a partir del funcionamiento de este fenómeno.
Apreciable lector te invito a ver un par de videos sobre estos temas:
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