Curiosidades y conjeturas. Los agujeros negros

(Por Santos Tudela)
Agujero negro

Agujero negro

Ya hemos ido dando un repaso a las tres teorías más en boga en el mundo de la física actualmente; el modelo estándar de partículas, la teoría de la relatividad y la mecánica cuántica. Creo que ya tenemos las bases para ir dibujando algunos ladrillos sobre estos cimientos.

Por recapitular y actualizar los conceptos que nos interesan para este post, se trata de modelos matemáticos cuyas ecuaciones son capaces de describir la realidad experimental, basadas en el estudio de campos. Las partículas se crean por perturbaciones energéticas en esos campos y no podemos conocer con exactitud el estado de las partículas. La gravedad es el efecto de la curvatura del espacio-tiempo. El universo a escala atómica es probabilístico; sólo podemos conocer la probabilidad de que un suceso ocurra pero nunca tendremos certeza.

Pues bien con estos mimbres vamos a tejer un poco de curiosidad. Sabemos por la Relatividad General de Einstein, que la presencia de una masa curva el espacio-tiempo produce un campo gravitatorio a su alrededor que afecta a otras masas que se hallen en él. Una de las constataciones de la teoría fue comprobar el hecho de que la luz se desviaba al atravesar un campo gravitatorio, o sea, que seguía las líneas de curvatura del espacio-tiempo generadas. Cuanto mayor es la masa, mayor será la curvatura, de tal manera que podemos suponer que a una determinada cantidad de masa la curvatura será tal que se cierre sobre sí misma, por lo que cualquier radiación que se pudiera generar en su interior no saldría nunca. Cualquier observador situado fuera no sabría qué es lo que está pasando allí. Nos encontraríamos ante un auténtico agujero negro. ¿Os suena el nombre?

Este fenómeno se puede predecir con el modelo de ecuaciones de Einstein pero, en realidad, no sabemos lo que sucede allí, nuestras ecuaciones no son capaces de describir su estado por lo que hemos venido a denominarlo una “singularidad”. Su efecto gravitatorio se extenderá de forma esférica hasta los límites donde la curvatura ya no sea tan marcada y deje pasar la radiación electromagnética, de tal manera que sí se pueda ver lo que sucede, la superficie límite de esta esfera que separa lo que hay dentro de lo que hay fuera, se denomina horizonte de sucesos y es la auténtica frontera del agujero negro con el espacio-tiempo que conocemos y podemos describir con nuestras ecuaciones.

Es de suponer que nada escapa a la acción de un agujero negro y que, más bien al contrario, por su fuerte acción gravitatoria atraerá y engullirá a cualquier materia que se le acerque, aumentando su masa y, por consiguiente, aumentando el tamaño de su esfera de influencia. ¿Es esto cierto?, ¿o puede existir un mecanismo por el que no sea tan fiero el león como lo pintan?

Supongamos que nos encontramos en el horizonte de sucesos. Pudiera ser que en una región determinada del espacio-tiempo en contacto con éste, se produjera una perturbación cuántica y como sabemos se podría producir una partícula. Aquí hay que hacer una aclaración; para que el principio de conservación de la energía se cumpla, siempre que se crea una partícula se crea además la correspondiente antipartícula. De manera que ya tenemos creadas una partícula y una antipartícula en una región minúscula del espacio-tiempo, campo cuántico, adyacente a un horizonte de sucesos. Lo normal es que se aniquilen mutuamente y devuelvan la energía al campo cuántico donde se crearon pero como la naturaleza de la mecánica cuántica es probabilística, aplicando sus ecuaciones se analiza la probabilidad de que una de las partículas se quede en el universo conocido y la otra caiga en el agujero negro. Aplicando otro principio de conservación más complejo denominado de conservación de la información, el agujero negro al engullir su partícula, para que la información se conserve, debe emitir una energía en forma de radiación, ésta radiación supone una pérdida neta de energía del agujero y por tanto, por la famosa ecuación de la relatividad de Einstein, una pérdida neta de su masa. Como conclusión, se puede extrapolar que debido a este tipo de radiación, un agujero negro podría llegar a evaporarse. Esta radiación recibe el nombre de radiación Hawking, ya que fue el gran genio contemporáneo Stephen Hawking el que la teorizó allá por los años 70.

Luego… ¡no es tan fiero el león como lo pintan! ¿O sí?

Espero que esta publicación te haya gustado. Si es así pulsa me gusta y si tienes alguna duda, consulta o quieres complementar este post, no dudes en escribir en la zona de comentarios.
Sigueme en: www.elarcadedionisos.es

Deja un comentario