Ciencia y salud

Por José Antonio Lozano Teruel

Un deslumbrante agujero negro

"Entro en el agujero negro. Al ver cómo la sombra a mis pies se pierde en la oscuridad, tengo la impresión de sumergirme en agua helada. Ante mí, muy al fondo, a través de todas las capas de negro, puedo distinguir un cierto resplandor rosado..."

Cuando el filósofo Parísiense, máximo exponente del existencialismo, Jean-Paul Sartre, escribió estas líneas, sin duda su pensamiento estaba muy alejado de la teoría de la relatividad, del sueño de Einstein de la comprensión de todas las fuerzas de la Naturaleza, cómo aspectos diferentes de una única fuerza fundamental. Pero, en todo caso, el agujero negro sartriano contenía las mismas dosis de misterio, fascinación y atracción que caracterizan a los, hasta hace poco tiempo, hipotéticos agujeros negros astronómicos. Su existencia ya fue anunciada, nada menos que a finales del siglo XVIII, por el geólogo y astrónomo inglés John Michell, por otra parte considerado como el padre de la sismología, así como por el notabilísimo matemático francés Pierre Simon de Laplace, basándose ambos grandes hombres de Ciencia en argumentos clásicos sobre la velocidad de escape.

LA GALAXIA M87. El posterior enunciado de la teoría de la relatividad de Einstein supuso la deducción de una serie de propiedades a las que, de existir, deberían sujetarse los agujeros negros, cuya presencia frecuentemente se ha considerado casi demostrada por muchos astrónomos. En astronomía es un dicho común que casi todo hecho astronómico tiene un grado de incertidumbre de 2. Sin embargo, recientes hallazgos de Holland Ford y sus colaboradores del Instituto de Ciencias Espaciales de Baltimore, así como los de la NASA, parece que han demostrado incuestionablemente que, realmente, existe un gigantesco agujero negro en el centro de la galaxia M87, situada a una distancia de 50 millones de años-luz de la Tierra.

Los datos han procedido de las observaciones realizadas por el reparado telescopio espacial Hubble, a partir de medidas del desvío, por efecto Doppler, de las líneas de emisión del oxígeno doblemente ionizado. Ello ha demostrado que una inmensa masa de gas, de un diámetro equivalente a 60 años-luz, a la tremenda temperatura de 10.000 grados centígrados, está rotando a la fantástica velocidad de 550 kilómetros por segundo alrededor de un agujero negro. En su interior debe de estar situada una masa equivalente a la de unos 2.500 millones de soles, correspondientes a las estrellas que han sido engullidas por el agujero negro y han sufrido un increíble empaquetamiento de miles y miles de veces, tan densamente que entre todas ellas tan solo ocupan un espacio igual a nuestro propio sistema solar.

EL AGUJERO. Pero ¿qué es realmente un agujero negro?. En principio se trata de una región que contiene enormes cantidades de masa situadas en un volumen extraordinariamente mínimo. En sí mismo no es un objeto, sino un agujero oscuro, invisible, dotado de una fuerza gravitatoria gigantesca, ya que la ley de la gravedad enunciada por Newton establece que la atracción gravitatoria es directamente proporcional a la masa e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia. Por ello, al comprimirse enormemente una gran masa y reducirse al mínimo las distancias, ello se traduce en que la fuerza gravitatoria alcanza valores extraordinarios y en que, de acuerdo con la teoría de la relatividad de Einstein, se curva fuertemente el espacio-tiempo en la proximidad del acontecimiento.

Como las personas normales somos incapaces de trabajar conceptualmente en cuatro dimensiones, para entender lo que ocurre podemos acudir no a una similitud, pero sí a una analogía como la descrita por el astrónomo Eric Chaisson en el libro titulado, en castellano, Relatividad, Agujeros negros y el destino del Universo, publicado por Plaza y Janés.

Podemos imaginar que las estrellas son como miles de personas que, en lugar de estar situadas en el espacio, se colocan muy separadas entre sí sobre una inmensa superficie plana de goma flexible. Una estrella emite radiaciones que posibilitan su comunicación con las otras estrellas, con su exterior. De un modo parecido, en el supuesto considerado, pensemos que la comunicación se realiza mediante el lanzamiento por las personas de pequeñas bolas mensajeras. Supongamos ahora que todos los sujetos, excepto uno que permanece en su sitio, se acumulan simultáneamente en un punto determinado sobre la superficie flexible de goma. Se producirá una curvatura espacio-temporal, el suelo se irá hundiendo y las bolas mensajeras procedentes de las personas congregadas alcanzarán más difícilmente a la que ha permanecido en su sitio. Si el proceso continúa y todas las personas se pegan unas a otras, la acumulación de masas puede ser tan grande que la superficie flexible de goma se hunda y se forme una burbuja o bolsa que comprima a la gente. La superficie vuelve a quedar aparentemente plana y, al desaparecer la capacidad de comunicación procedente de las personas compactadas, están resultarán invisibles para la persona espectadora que permaneció en su lugar original. En términos científicos lo ocurrido equivale a la creación de un horizonte de acontecimientos.

EL HORIZONTE DE ACONTECIMIENTOS. Los astrónomos indican que un fenómeno semejante es el que sucede cuando una gran estrella envejece, agota su combustible nuclear y se produce el colapso. Si la estrella es suficientemente grande se origina una violentísima implosión, parte de su contenido se expulsa a gran velocidad en forma de fragmentos y queda un resto o núcleo que, si supera al equivalente a 3 masas solares, hace que la gran energía disponible consiga que se junten los protones y electrones para producir neutrones. Con ello la materia se aplasta más allá de su identidad atómica y la fuerza gravitatoria se incrementa tanto que ni siquiera los neutrones comprimidos son capaces de soportarla y la materia continúa colapsándose indefinidamente hasta un punto de volumen que las matemáticas predicen que es infinitamente pequeño.

De hecho, conforme se comprime un cuerpo, su gravedad aumenta y la velocidad teórica para que escape algo situado en su superficie se hace cada vez mayor. Teóricamente, si, por ejemplo, la Tierra se redujese hasta el tamaño de una esfera de 1 centímetro de diámetro, el aumento de fuerza gravitatoria forzaría a que la velocidad de escape tuviese que superar los 300.000 kilómetros por segundo. Pero recordemos que esta velocidad precisamente es la máxima que permiten las leyes de la Física. Por tanto, nada podría salir, escapar de la superficie de la Tierra comprimida, lo que significa que sería invisible para el resto del Universo, se situaría por debajo del horizonte de los acontecimientos. Por ello, y extrapolando, una vez formado un agujero negro como consecuencia de la muerte de una gran estrella, todo lo que vaya quedando dentro de su alcance gravitatorio se engullirá, condensará y situará bajo el horizonte de acontecimientos. Se volverá invisible, aunque antes de sumergirse, la agitación de la materia que se va a engullir hace que se emita una radiación tan intensa que se supone es del tipo de rayos X. Un agujero negro, por tanto, incrementará continuamente su masa al ir engullendo la materia situada en cada momento bajo su radio de acción gravitatoria. En los 15.000 millones de historia de nuestro Universo deben de haberse originado innumerables agujeros negros situados en el centro de muchísimas galaxias. Incluso existen bastantes datos indicativos de la presencia de un gran agujero negro en el centro de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea. En todo caso, parece muy lejana la posibilidad de que nuestro sistema solar se hunda en ese agujero negro. Por ahora, solo tendríamos que temer a los agujeros negros metafóricos que nos rodean, los de los escándalos económicos, los de las corrupciones, pero no a los derivados de las investigaciones cósmicas, sobre las que cabe recordar la frase de Einstein: "la experiencia religiosa cósmica es la fuerza más poderosa y más noble que impulsa la Investigación científica".