Agujero negro (Término)

Nota: Este artículo se refiere al término científico. Para otros usos ver Agujero negro.

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Los agujeros negros como objetos físicos:

Un agujero negro es un entorno finito en el que, debido a una gran concentración de masa, el espacio-tiempo se curva tanto que deja de ser continuo. Es decir, en el entorno de un agujero negro se produce una singularidad y no es posible definir el espacio-tiempo como una función continua. La curvatura llega a ser tal que, pasado cierto límite (denominado horizonte de sucesos), ni tan siquiera la luz puede llegar a superar la atracción gravitatoria del cuerpo masivo que ha generado el agujero negro.

Fueron predichos por Einstein en 1915 y descritos teóricamente por Oppenheimer y Snyder en 1939. En 1965 fue confirmada su existencia real en el espacio al detectarse uno en la fuente de rayos X de la constelación del Cisne, a 8.000 años luz de la Tierra.

Los agujeros negros se forman cuando una estrella de gran masa sufre un colapso gravitatorio al consumir su combustible nuclear. Mientras está emitiendo luz y calor, la fuerza hacia el exterior de la presión térmica generada por el calor de las reacciones nucleares equilibra la fuerza gravitacional. No son, por lo tanto, materia oscura, sino materia convencional muy condensada que hoy día puede ser fácilmente detectada por telescopios convencionales gracias a las notables perturbaciones gravitacionales que producen.

La mayoría de las galaxias conocidas tienen en su núcleo un agujero negro supermasivo. Por ejemplo, el corazón de la Vía Láctea es el denominado Sagitario A, con cuatro millones de veces la masa de nuestro Sol.

Interpretación geométrica: la lámina de goma:

La Teoría de la Relatividad General de Einstein define el espacio-tiempo como una función matemática que puede ser curvada por la masa o la energía.

Esta función se ha representado a menudo como una lámina de goma. Es decir, suponiendo que el universo tuviera dos dimensiones espaciales y una temporal, podríamos representar las dos primeras como una lámina de goma elástica dispuesta tensa en un marco horizontal. Cuando no hay ningún cuerpo, la lámina permanece horizontal, pero al posar sobre ella un objeto se comba. Si hiciéramos rodar sobre ella un segundo objeto menos pesado, éste curvaría su trayectoria en las cercanías del objeto más masivo.

Esto que para nosotros aparece como una consecuencia de la deformación de la lámina de goma, en el universo bidimensional de ésta se vería como si el objeto menos pesado sufriera una atracción hacia el primero. Es decir, una deformación geométrica del espacio sería percibida como un efecto de atracción entre masas.

Aplicando esta imagen a nuestro universo tridimensional, podemos interpretar la gravedad como una curvatura de nuestro espacio-tiempo en una cuarta dimensión.

En el universo bidimensional de la lámina de goma, ésta, al curvarse, ha dibujado en cada punto una curvatura suave; es decir, existe una función continua que define la curvatura de la lámina de goma. Un agujero negro no giratorio sería como si un objeto puntual y de peso enormemente elevado se posara sobre la lámina. Esta se combaría formando un embudo profundo cuyas paredes serían cada vez más verticales al acercarse al interior hasta que, llegado cierto punto, sería imposible para cualquier objeto del universo bidimensional escapar del campo gravitatorio de este agujero negro.

Los agujeros negros dentro de la Teoría de la Relatividad:

Los agujeros negros son una de las soluciones particulares de las ecuaciones de Einstein.

Es decir, que las ecuaciones que definen la Relatividad predicen la existencia de estos objetos pero, durante mucho tiempo, se pensó que era una solución matemática sin realidad física. No fue hasta finales de los '60 que los agujeros negros fueron considerados una posibilidad plausible y, en determinadas circunstancias de colapso, inevitable.

Tipos de agujero negro:

Por su masa, los agujeros negros pueden clasificarse en supermasivos, estelares o microagujeros negros.

Según sus propiedades físicas, se distinguen por poseer o no una rotación y una carga eléctrica.

• El agujero negro de Schwarzschild es el más sencillo, sin rotación y sin carga. El colapso gravitatorio se produce por acumulación de masa.
• El agujero negro de Kerr posee rotación.

En realidad, es mucho más probable que un agujero negro sea rotacional, al heredar el giro del objeto estelar que lo engendró. Este giro produce la aparición de una región llamada ergosfera, cercana al horizonte de sucesos, en al cual el campo de gravedad del agujero negro rota junto a él, arrastrando el espacio tiempo. En esta región nada podría permanecer en reposo.

Si a los modelos anteriores les sumamos la posibilidad de que el agujero negro posea carga eléctrica, nos encontraríamos con los llamados agujero negro de Reissner-Nordstrøm (sin rotación) y agujero negro de Kerr-Newman (con rotación).

Los agujeros negros en la ciencia ficción:

Hasta su confirmación física, en la década de los sesenta, los agujeros negros habían tenido poca o nula presencia en la ficción especulativa debido a que muy pocos imaginaban que tal solución a las ecuaciones de Einstein pudiera ser algo más que un entretenimiento mental.

Tras la confirmación de la observación del agujero de la constelación del Cisne en 1965, estos objetos recabaron un súbito interés por parte de los autores de ficción, que rápidamente incorporaron su amenazadora presencia, así como las sugerentes especulaciones matemáticas sobre sus propiedades, a obras de muy diversa índole. El que el agujero negro fuera una singularidad del espacio-tiempo, un punto en el cual el espacio-tiempo dejaba de ser continuo, ofrecía algunas posibilidades meramente matemáticas que algunos autores se apresuraron a trasladar a la ficción con mayor o menor rigor.

Por ejemplo, puesto que, en determinadas circunstancias, la curvatura de un agujero negro puede comunicar dos puntos alejados del Universo (lo que se ha llamado un agujero de gusano) éstos se han convertido en un tópico de la ciencia ficción sustituyendo al hiperespacio como justificación plausible de viajes espaciales.

Llevando esta posibilidad un poco más lejos, dentro del campo de las ficciones que especulan con universos paralelos el agujero negro ha sido también un recurso muy apreciado. En teoría, la continuación de la solución las ecuaciones de campo de la Relatividad General que suponen estos agujeros negros podrían ser continuadas de manera analítica hasta una solución de agujero blanco (una singularidad que expulsa materia en lugar de absorberla) dando lugar a un universo especular al nuestro.

Por ello, en aquellas obras, ciertamente imaginativas antes que rigurosas, no resultaba descabellado que el héroe enfilara la proa de su nave espacial hacia el corazón de una de estos monstruos gravitacionales, tomándolos por simples portales dimensionales. Obviamente, estas naves y su tripulación deberían haber alcanzado una muerte segura al ser desintegrados por las tremendas fuerzas de marea, alargados más allá del límite de cualquier material mientras que el tiempo se ralentizaba subjetivamente al alcanzar velocidades cercanas a la de la luz. Algo así como ser puesto en un potro de tortura.

Pero no todas la obras hacía gala de esta ingenuidad y se pueden mencionar ejemplos rigurosos en los que el agujero negro es efectivamente utilizado para agilizar el viaje espacial.

Un caso curioso sería el ilustrado por Stanislaw Lem en Fiasco (1986). En esta novela, se utiliza un agujero negro para manipular el espacio tiempo y crear una "retrocronal", una línea inventada por Lem para la ocasión que permite viajar atrás en el tiempo y acortar así el viaje. Curiosamente, algo así podría ser lo que sucediera dentro de la mencionada ergosfera de un agujero de Kerr.

Pero los ejemplos más comunes en las obras de este género son aquellos que los presentan como objetos estelares muy peligrosos que si te atrapan te condenan a una muerte segura. El ejemplo más emblemático es el de la película de Disney, El abismo negro (1970) una aventura espacial que se adentraba en el género de terror con el telón de fondo de un atemorizante agujero negro a punto de engullir a una nave espacial de investigación. Se trata de una obra irregular, pero que gracias a su excelente fotografía y música, se ha quedado en el imaginario de la juventud de los años ochenta.