May 20 2020
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Ciencia y Tecnología

Una rasgadura en el cosmos

¬ŅPor qu√© preocuparnos del cosmos cuando aqu√≠ en la Tierra tenemos problemas m√°s urgentes como la miseria econ√≥mica, el peligro nuclear, la crisis ecol√≥gica o la pandemia? Porque, uno podr√≠a decir, la perspectiva c√≥smica nos invita a ver m√°s all√° de nuestras circunstancias y trascender la b√ļsqueda primaria por alimento, habitaci√≥n, pareja, seguridad y, sobre todo, el narcisismo infantil del que tanto nos cuesta salir.

Considera s√≥lo √©sto: en un tiempo no muy lejano la Tierra se crey√≥ que astron√≥micamente era √ļnica hasta que los astr√≥nomos descubrieron que era solo otro planeta orbitando el Sol. Luego pensamos que el Sol era √ļnico hasta que nos dimos cuenta que las innumerables estrellas que vemos en la noche son tambi√©n soles. Despu√©s cre√≠mos que nuestra galaxia, la V√≠a L√°ctea, era todo el Universo, hasta descubrir que las incontables cosas borrosas que pueblan el cielo eran otras galaxias.Una galaxia enana roz√≥ la V√≠a L√°ctea hace m√°s de 300 millones de ...

Hoy d√≠a presumimos que el Universo es todo lo que hay, pero, ¬Ņque tal si el Universo no es √ļnico y en alg√ļn momento futuro llegamos a la conclusi√≥n de que lo que realmente hay es un multiverso y que los agujeros negros ser√≠an el paso a otros universos? La perspectiva c√≥smica es m√°s de lo que creemos saber. Es, tambi√©n, acerca de la visi√≥n y sabidur√≠a que nos permite asesorar nuestro lugar en el Cosmos y adoptar una actitud m√°s humilde.

No peque√Īa cosa, ¬Ņcierto? El d√≠a que nuestro conocimiento del cosmos se detenga arriesgamos a regresar a la visi√≥n infantil de creer que todo lo que hay gira en torno a nosotros, la c√ļspide de la creaci√≥n.

Seg√ļn los cosm√≥logos, la cosa m√°s extra√Īa del Universo son los agujeros negros. Una colecci√≥n de masa estelar con una gravedad tan poderosa que nada puede escapar de ellos, incluyendo la luz. Teor√©ticamente cualquier cosa puede transformarse en un agujero negro: una estrella, Trump Tower, un hipop√≥tamo, t√ļ y yo… si una fuerza suficientemente grande nos comprime al punto que su campo gravitacional sea lo suficientemente fuerte para curvar el espacio y prevenir que la luz escape.

Si la Tierra llegara a ser un agujero negro, su radio ser√≠a comparable al de una pelota de ping pong. El del Sol ser√≠a aproximadamente de 2,4 kil√≥metros. Por supuesto todo esto es pura especulaci√≥n. Ni el sol, ni t√ļ, ni yo se van a transformar en un agujero negro. No somos lo suficientemente grandes. Sin embargo, algunas estrellas extremadamente grandes inevitablemente se transforman en agujeros negros.

What Is a Supernova? | NASA Space Place ‚Äď NASA Science for KidsCada estrella representa un balance entre dos fuerzas opuestas, la gravedad y el calor. La gravedad tiende a colapsar la estrella y el calor generado en su interior tiende a irradiarse hacia fuera. Cogidas en este balance las estrellas pulsan levemente. Una vez que el equilibrio entre calor y gravedad empieza a fallar, el colapso es inevitable. Estrellas de mediana dimensi√≥n se transforman en estrellas enanas blancas.

En las estrellas m√°s grandes, debido a su enorme masa, el colapso es tan abrumador que se transforman en agujeros negros. Debido a que nada, incluyendo la luz, puede escapar de la gravedad de un agujero negro, cualquier cosa que se acerque a su horizonte ser√° succionada. Este es el punto en el espacio en que las reglas normales del Universo dejan de operar y las del agujero negro toman su lugar. Es lo que se llama singularidad, una zona donde funcionan leyes √ļnicas.

La superficie de un agujero negro, entonces, es el l√≠mite del cual la luz no puede escapar. Un objeto que traspase su horizonte, por ejemplo, se pierde para siempre en su interior, que no podemos ver. Sin embargo, a pesar de que no se puede ver lo que pasa adentro, los f√≠sicos pueden pensar qu√© es lo que ocurre all√≠. La masa completa del agujero negro pareciera residir en un punto matem√°tico, el centro muerto, parecido a la singularidad de la cual, seg√ļn las demostraciones de Hawking y Penrose, el Universo comenz√≥.

El problema con esta conclusión es que se basa sólo en la teoría de la relatividad, sin tomar en cuenta la mecánica cuántica que, de alguna manera, impide la formación de una verdadera singularidad matemática. En 1974 Hawking trató de entender cómo un agujero negro aparecería para un observador con la perspectiva de la mecánica cuántica, en lugar de la mecánica clásica. Para su sorpresa encontró que ellos no eran perfectamente negros y absorbentes, sino que se filtraban un poquito. Los agujeros negros que no nacieron de la muerte de una estrella ...

Mientras m√°s peque√Īo el agujero, m√°s se filtraban. Lo que Hawking demostr√≥ es que los agujeros negros tienen una temperatura inversamente proporcional a su masa, que determina el promedio de la filtraci√≥n de part√≠culas hacia el mundo exterior. La conclusi√≥n es que no puede existir una barrera perfecta.

La cosa es que, a pesar de los diferentes intentos teóricos, no sabemos realmente qué pasa dentro del agujero. Algunos cosmólogos piensan que cualquier cosa que caiga en él se alargaría como un tallarín, en tanto que otros imaginan la posibilidad de viajar a través de un agujero negro a otros universos diferentes. Innumerables ecuaciones se han dedicado a develar tal escenario, pero nadie sabe realmente qué es lo que pasa allí.

No importa cu√°n elegantes sean las matem√°ticas: es s√≥lo una realidad imaginaria. Durante los a√Īos 70, 80 y 90 del siglo pasado, las teor√≠as y los argumentos surgieron a granel. A pesar de ello hay un problema. La existencia actual de un agujero negro nunca ha sido confirmada porque, desde el momento que la luz no puede escapar, es imposible verlos. Solo se puede inferir su existencia por lo que le ocurre a otras estrellas y galaxias en su cercan√≠a.

Con el desarrollo de telescopios de rayos X las observaciones han empezado a proporcionar m√°s informaciones que han dado base a nuevas inferencias. A comienzos del 2000 varias predicciones concernientes a los agujeros negros estuvieron en l√≠nea con los datos obtenidos. En los √ļltimos a√Īos la gran mayor√≠a de los cosm√≥logos han llegado a la conclusi√≥n de que ahora tenemos bastantes evidencias de su existencia. El asunto es que con m√°s evidencia, como generalmente ocurre, nuevos problemas surgen.

Cygnus X-1 - Wikipedia, la enciclopedia libreCyg X-1 es uno de los agujeros negros confirmado por la combinaci√≥n de la evidencia √≥ptica del telescopio Hubble y las nuevas observaciones de los rayos X. Como algunos astr√≥nomos hab√≠an predicho, la evidencia de las observaciones de los a√Īos 90 produjeron m√°s datos que sugieren que hay dos tipos de agujeros negros: las estrellas binarias t√≠picas como Cyg X-1 y los agujeros negros con masa equivalente a billones de soles. Estos agujeros negros supermasivos fueron encontrados una y otra vez en el centro de las galaxias.

Por el a√Īo 2001 m√°s de 30 de ellos fueron identificados midiendo la velocidad de los discos de gases atrapados por el agujero negro que circulan a su alrededor, como el agua alrededor del orificio de drenaje. Mientras m√°s grande la galaxia, m√°s grande el agujero negro ubicado en su centro. Su presencia pareciera existir s√≥lo en las galaxias con forma el√≠ptica que son las que tienen mayor densidad de estrellas en su centro.

La V√≠a L√°ctea, nuestra galaxia, que tiene una densidad relativamente peque√Īa en su centro, tiene agujeros negros, pero peque√Īos, con una masa equivalente a unos pocos soles. Los cosm√≥logos examinando la evidencia han empezado a convencerse de que los agujeros negros son la semilla alrededor de la cual las galaxias se forman.

Despu√©s que un equipo de investigadores descubrieron tres nuevos agujeros negros masivos, su l√≠der, Douglas Richstone de la Universidad de Michigan, dijo en enero del 2000 que de alguna manera estos agujeros negros, cuando determinan su masa, ‚Äúsaben‚ÄĚ la masa de las galaxias en las cuales est√°n ubicados, o cuando la galaxia se esta formando, ellas ‚Äúsaben‚ÄĚ la masa del agujero negro que se forma a su alrededor. Podr√≠a el agujero negro supermasivo que hay en la V√≠a L√°ctea ...

De alguna forma mutuamente se regulan. √Čsto pareciera no ser diferente de lo que ocurre a nivel cu√°ntico en donde un electr√≥n puede ‚Äúsaber‚ÄĚ que est√° haciendo el otro. Que esto ocurra a nivel gal√°ctico simplemente deja perplejos a los cosm√≥logos. El debate ahora se centra en qu√© aparece primero, ¬Ņla galaxia o el agujero negro? Lo que no ser√° f√°cil de dilucidar.

Experimentos para probar hipótesis físicas fundamentales están llegando al punto de la imposibilidad. El progreso ahora es algo bien diferente de lo que Kepler, Newton y Galileo imaginaran. La teoría ideal de todas las cosas, en la mente de los físicos contemporáneos, es un sistema matemático riguroso y bien ordenado que tenga la habilidad de acomodar los hechos físicos del mundo.

La elegancia matem√°tica viene primero, el poder de la explicaci√≥n pr√°ctica viene en segundo lugar. Esto se parece m√°s a c√≥mo los antiguos griegos lo imaginaron: s√≥lo por medio del pensamiento, del an√°lisis racional, sin la ayuda de pruebas emp√≠ricas. El √ļltimo gol de la f√≠sica pareciera ser, parad√≥jicamente, el retorno a formas antiguas de pensar.

Aunque no todavía. En 1939 cuando Oppenheimer y Snyder publicaron su artículo en el que sugerían la existencia de agujeros negros fueron ridiculizados por la mayoría de los cosmólogos. Con un poco de tiempo, sin embargo, más investigadores han empezado a adoptar la idea de su existencia. En los 90 el telescopio Hubble hizo posible ver claramente las perturbaciones galácticas que confirmaron su presencia en una galaxia tras otra.

Y s√≥lo ahora ellos han empezado a develar sus secretos. El problema es que cada secreto develado deja un largo rastro de nuevos misterios…

 

 

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