Tiempo de hallazgos y descubrimientos, el siglo pasado dejó varios postulados para la física moderna, y que bajo la secuela de la teoría de la relatividad de Einstein, apunta en base a su comprobación a derroteros que más allá de hoyos negros se consoliden en nuevos avances.


Emilio León

El siglo XX es considerado como uno de los más importantes para la física moderna, puesto que en él se publicaron algunas de las teorías más importantes que causaron un cambio de paradigma sin precedentes, tal vez desde Copérnico y el modelo Heliocéntrico. Estas teorías jóvenes y radicales como la mecánica cuántica son tan fascinantes y poderosas que aún hoy, más de medio siglo después de que se consolidaran, siguen siendo los pilares de la física contemporánea.

Sin embargo, la teoría que llama nuestro interés en esta ocasión es la teoría de la relatividad general de Einstein, publicada en 1915. En muy resumidas cuentas nos dice que la gravedad no es una fuerza, sino la consecuencia natural de que el espacio en el que existimos se curve gracias a la masa de todo lo que existe; entre más masa tenga un objeto, más se curva el espacio. Una buena analogía es que cuando te sientas en tu cama, el colchón se hunde hacia adentro por tu peso, la superficie plana del colchón ahora está deformada o curvada gracias a que hay algo en ella y si ponemos una canica, rodará hacia ti gracias a la curvatura. Además, Einstein nos dice que el tiempo y el espacio están en realidad conectados, así que la curvatura del espacio-tiempo hace que también ocurran fenómenos temporales raros, como que el tiempo pase más rápido para ti que para mí o viceversa.

Los físicos de la época utilizaron las soluciones de las ecuaciones de Einstein para predecir muchos fenómenos nuevos. Entre ellos se encontraba el de una teórica “estrella oscura”, con una gravedad tan intensa que ni siquiera la luz podía escapar, haciéndola prácticamente invisible en la negrura del espacio. Ahora conocemos esas estrellas como agujeros negros y dejaron de ser teoría desde que se detectó el primero en 1971.

Se conocen tres tipos de agujeros negros: estelares, súper-masivos e intermedios.

Agujeros Negros Estelares

Estos agujeros negros son los más comunes y nacen cuando una estrella muy masiva muere, su núcleo se contrae tanto que su gravedad se dispara y toda su materia queda atrapada para siempre. Son pequeños, pero extremadamente densos; en promedio tienen tres veces la masa del Sol atrapada en una esfera cuyo diámetro mide lo que una ciudad.

De acuerdo con el Centro para Astrofísica Harvard-Smithsonian, la Vía Láctea (nuestra galaxia) contiene unos pocos cientos de millones de agujeros negros estelares.

Agujeros Negros Súper-masivos

El origen de estos agujeros negros sigue siendo un misterio, ya que contienen millones e incluso miles de millones de veces la masa del Sol en tamaños variados; el agujero negro en el centro de la galaxia M87 tiene el tamaño de nuestro sistema solar.

Un agujero negro súper-masivo se encuentra en el centro de cada galaxia y se cree que ellos juegan un papel en el desarrollo de éstas.

Agujeros Negros Intermedios

Se pensaba que los agujeros negros sólo venían en los anteriores tamaños, pero estudios recientes han demostrado lo contrario. Uno de ellos, realizado en 2018, sugirió que los agujeros negros intermedios se encuentran en el corazón de las galaxias enanas. Posterior observación de dichas galaxias reveló actividad de rayos-X, sugiriendo la presencia de agujeros negros de 36,000 a 316,000 veces la masa del Sol.

A pesar de que entendemos mucho de estos objetos celestes, la realidad es que sólo conocemos lo que sucede en su exterior. El verdadero misterio está en sus entrañas. Muy profundo dentro de estos colosos oscuros el espacio se curva tanto que las leyes de la física, tal y como las conocemos, dejan de tener sentido; este punto se llama singularidad y se encuentra muy lejos de nuestro alcance. El límite de lo que podemos ver dentro de un agujero negro se llama horizonte de eventos y comprende el área alrededor de la singularidad donde la gravedad se vuelve tan fuerte que una vez que pasas ese límite ya nunca podrás escapar; ni siquiera la luz puede hacerlo y por eso no podemos ver lo que se encuentra dentro.

La singularidad es uno de los enigmas más grandes de la física y si no encontramos una manera de entrar y salir de un agujero negro tal vez nunca entenderemos lo que ocurre dentro de ellos.

Un paso importante en el estudio de éstos, sin embargo, se dio en el año 2019. Una colaboración internacional llamada Telescopio del Horizonte de Eventos (EHT, por sus siglas en inglés) reunió a diversos organismos de investigación y universidades alrededor del mundo, incluida la UNAM, para unir sus telescopios y generar la primera imagen de un agujero negro. Un evento histórico que quedará marcado en los libros de historia y nosotros vivimos para verlo.

Con logros como el EHT, diversos nuevos descubrimientos y avances, tanto científicos como tecnológicos, este siglo podría convertirse en el nuevo siglo XX para la física y la ciencia en general. Vivimos en tiempos muy emocionantes e interesantes, espero que podamos cumplir con las expectativas.

Imagen: Pixabay

Próximamente seré estudiante de Física en la UNAM (empiezo este nuevo semestre). Tengo 19 años y me gusta leer, desde novelas de García Márquez hasta libros de ciencia como los de Kip Thorne; aprender nuevas cosas, escribir, programar, escuchar música. En cuanto a temas científicos, me interesa principalmente la astrofísica y la física teórica (Relatividad y Mecánica Cuántica).