AGUJEROS NEGROS

03.08.05

Aprovechemos aquí para exponer algo que dejamos pendiente en los capítulos anteriores y que tiene que ver mucho con la cuestión de la antimateria. Hasta ahora, hemos precisado que lo que entra en un agujero negro no sale de ahí, salvo cuando se trata de partículas de radiación térmica. Sin embargo, el hecho de que podrían haberse creado miles de millones de pequeños agujeros negros en las etapas más tempranas del universo nos obliga a precisar ciertos conceptos. Estos mini-agujeros negros, cada uno de ellos no mayor que un núcleo atómico pero con una masa similar a la de una montaña, sólo podían haberse formado a partir de las enormes densidades de materia existentes una fracción de segundo después del Big Bang, la explosión primordial que se piensa originó nuestro universo hace doce mil o quince mil millones de años. Pero sobre esta idea, que fue comprobada como posible por el físico teórico Stephen Hawking en 1971, él mismo, tres años más tarde, abriría nuevas perspectivas en este campo al publicar un artículo en el que argumentaba que los agujeros negros podían erosionarse con los años, evaporándose y explotando al cabo del tiempo, como consecuencia de emisiones de masa hacia el exterior. Esta idea parecía entrar en contradicción con las reglas de la física einsteniana. Efectivamente, era un hecho comúnmente aceptado que todo lo que estuviera confinado dentro del horizonte de sucesos de un agujero negro necesitaría una velocidad superior a la de la luz para poder escapar de él, algo que, de acuerdo con los postulados de la relatividad, es físicamente imposible. Hawking sugirió otro mecanismo por el que un objeto puede superar el pozo de gravedad de los agujeros negros. Tal como lo hemos señalado en capítulos anteriores, ello es posible aplicando ciertas leyes de la mecánica cuántica a la física de los agujeros negros. Hawking descubrió que las partículas podrían escaparse gradualmente del horizonte de sucesos. La teoría cuántica, la cual describe el comportamiento de la materia a nivel subatómico, predice la aparición en lugares insospechados de pares de partículas elementales, materia y antimateria, que rápidamente se aniquilan una u otra. Según los cálculos de Hawking, la excepcional intensidad de la fuerza de la gravedad de un agujero negro podría producir tales pares en las afueras de su horizonte de sucesos. En algunos de los casos, una de estas dos partículas podría quedar atrapada y la otra escapar, con lo que se establecería un flujo neto hacia el exterior. De esta manera el agujero negro iría perdiendo la energía gravitatoria asociada a esas partículas, y podría con el devenir del tiempo acabar estallando. Según Hawking, el proceso anteriormente descrito, necesitaría alrededor de diez mil millones de años para completarse, pero dado que el universo tiene, por lo menos, algo más que esa edad, y puesto que miles de millones de pequeños agujeros negros podrían existir desde hace ese tiempo, es posible -incluso probable- que en este momento se puedan estar produciendo este tipo de explosiones cósmicas en la inmensidad del espacio. El mismo Hawking encontró esta posibilidad tan perturbadora que al principio rehusó creerla. Antes de hacerla pública invirtió meses rebuscando algún error fatal en sus ecuaciones:

Sin embargo, las matemáticas, en las Hawking sustentaba sus conclusiones, no mostraron fallo alguno. Además, su teoría sugería que estos estallidos podrían ser detectados. Los diminutos agujeros negros podrían generar rayos gamma de alta energía, factibles de ser percibidos por satélites equipados con los telescopios adecuados. De hecho, antes que Hawking hiciera esa predicción, en el año 1967 fueron detectadas, por primera vez (sin información pública), explosiones de rayos gamma, y aunque sus características no encajaban de forma perfecta con la descripción de la radiación emitida por los agujeros negros, muchos relativistas están convencidos de que estos agujeros negros de pequeño tamaño existen, y se muestran esperanzados de que finalmente acabe detectándose su presencia. He aquí el interés sobre la nube de antimateria descubierta por el OSSE cerca de estallidos detectados de rayos gamma. En secciones inmediatamente precedentes, ya hemos señalado que al emitir partículas un agujero negro va disminuyendo constantemente su masa y tamaño. Ello facilita que más partículas, cada vez, vayan saliendo con mayor frecuencia desde el interior del agujero negro hasta que se llegue a un momento en que se agote la materia de éste y termine por desaparecer. En el tiempo, todos los agujeros negros que cohabitan en el universo se extinguirán de ese modo. Ahora, en cuanto a los grandes agujeros negros, desde luego es pertinente señalar que el tiempo que transcurrirá para que terminen como astros cósmicos extinguidos será bastante largo: uno que tenga 1M durará unos 1066 años. Por otro lado, un agujero negro primor o primordial seguramente ya haya desaparecido en los doce mil a quince mil millones de años transcurridos desde el Big Bang, la teoría que goza de la aceptación mayoritaria como idea del comienzo del universo. Esos agujeros negros deben emitir ahora intensas huellas de radiaciones gamma con energía de unos 100.000.000 eV. Sobre la base de mediciones del fondo cósmico de la radiación gama, que realizó el satélite SAS-2, científicos han realizado cálculos que muestran que la densidad media de los agujeros negros primores del universo debe ser inferior a doscientos por al3 (año luz cúbico). Es posible que la densidad de nuestra galaxia, la Vía Láctea, sea un millón de veces superior a esas cifras, si los agujeros negros estuviesen concentrados en el «halo galáctico» en vez de hallarse distribuidos uniformemente por todo el universo. Ello significaría que tendríamos un agujero negro primor o primordial cohabitando con nosotros dentro del radio de vecindad de nuestro sistema planetario, probablemente a una distancia no inferior a la que separa la Tierra de Plutón. La fase final de la etapa de desaparición de un agujero negro puede precipitarse en forma rapidísima en medio de una descomunal explosión. La intensidad de ésta dependerá del portafolio de diferentes especies de partículas elementales que contenga. Si finalmente es consistente la idea de que todas las partículas se encuentran constituidas por hasta seis variedades distintas de quarks, la explosión final podría ser equivalente, en cuanto a energía, a unos 10.000.000 de megatones, lo que produciría una enorme efusión de rayos gamma. Experimentos teóricos, llevan a deducir la posibilidad que estallen en nuestra región de la galaxia menos de dos agujeros negros por al3 cada cien años. Ello supondría, si se trata de agujeros negros primordiales que su densidad es inferior a cien millones por año luz cúbico. Ahora, de poder precisar mejor las cifras que arrojan esos experimentos, aunque no impliquen consecuencias positivas sobre los agujeros negros primordiales, si tendría una gran importancia en los estudios cosmológicos. Estimar experimentalmente un bajo límite superior a la densidad de tales agujeros negros, sería un antecedente que nos estaría orientando a pensar en un universo primitivo terso y carente de turbulencia. Es factible considerar a la explosión de un agujero negro como una expresión natural miniaturizada de el Big Bang. Por ello cabe esperar que una comprensión del modo en que crean partículas los agujeros negros ayude a los científicos a encontrar mejores respuestas sobre la manera en que el Big Bang creó todo el universo. En los agujeros negros la materia es sometida a un proceso de contracción y desaparición perpetua, no obstante creándose en su lugar una nueva materia. Ello pudo haber sido así en una fase previa del universo en que la materia se contrajo para ser recreada en el Big Bang. Terminar conociendo cómo se gestan las galaxias es un desafío tan grande como lo fue para los biólogos desentrañar la evolución de la especie. Ahora, si el hombre termina a final conociendo qué era y cómo se gestó lo que originó el Big Bang que formó el universo, la verdad es que no sé que calificativo otorgarle a la hazaña y, tampoco, me nace el interés de buscarlo. Sin embargo, considero que el cosmos, lejos de satisfacer a cualquier postulado teórico, nos muestra que la clave de su comprensión está en encontrar visiones de realidades que, hasta hace un tiempo, eran impensables. Rebasa la imaginación humana la comprensión de la existencia de ignotas zonas espaciales, como son los agujeros negros. En ellos la materia está tan concentrada que, salvo radiaciones de emisiones de partículas térmicas, nada, ni siquiera la luz, puede salir de allí una vez que entró. Además, tampoco se tiene la posibilidad de saber a donde se dirige lo que es atrapado por esos agujeros. Por eso, es obvio que se trata de algo que rebosa la imaginación humana; porque, ¿cómo concebir la existencia de semejantes entes negativos, puestos ahí sólo para tragarse y hacer desaparecer cuanta cosa cósmica se atreve a traspasar sus límites fronterizos para entrar dentro de sus áreas de atracción? Si bien, aunque por definición sea imposible ver a un agujero negro, igual hoy su presencia puede ser detectada en base a evidencias indirectas. Por el momento, para unos científicos el valor que se adquiera sobre el conocimiento de los agujeros negros parece residir en que su estudio permitiría saber cómo se formaron (y se forman) las galaxias. Para otros, en cambio, se va más allá, y consideran que cuando lleguemos a conocer a los agujeros negros, comprenderemos el origen del mismísimo universo.

EDITADA EL :