Agujeros negros, de gusano y los viajes en el tiempo

Su gravedad no permite escapar ni siquiera la luz

Un agujero negro es, técnicamente, una región finita del espacio en cuyo interior existe una concentración de masa suficientemente elevada como para generar un campo gravitatorio tal que ninguna partícula material, ni siquiera la luz, puede escapar. Es un cuerpo con una masa tan grande que su gravedad no permite escapar ni siquiera la luz, razón por la que no los observamos  y de la que deriva su nombre.

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Imagen de: Double Negative y Warner Bros. Pictures. Agujero negro.

Sin embargo, los agujeros negros pueden ser capaces de emitir radiación, lo cual fue conjeturado por Stephen Hawking en la década de 1970.

¿Qué pasa si caes en un agujero negro?

Debido a que a partir de cierta distancia de un objeto la luz ya no va a escapar, un agujero negro bien puede ser una esfera de un tamaño u otro, o incluso no tener forma esférica, siempre que cumpla la condición de que su campo gravitatorio sea lo suficientemente intenso como para que a partir de una distancia se cumpla lo dicho: ni la luz puede escapar.

A la “superficie” oscura que vemos a esa distancia, normalmente tomada como el radio efectivo del agujero negro, la denominamos horizonte de sucesos  y es la distancia a partir de la cual uno no puede escapar, pues necesitaría moverse a una velocidad mayor que la de la luz para librarse de su atracción gravitatoria y esto hoy por hoy es físicamente imposible.

Y como no. Volvemos a interestelar para ver como la mente del físico teórico Kip Thorne, (cuyo trabajo inspiró la película, ademas de ser el productor ejecutivo) generó la imagen cinematográfica de un agujero negro. ¿Cómo se diseño el agujero negro de Inerstellar? El diseño al que llegó Thorner no era exactamente como lo vimos: como el agujero negro está girando a gran velocidad, causaba que la luz fuera mucho más intensa en un extremo que en el otro. Además, el efecto doppler cambiaba la frecuencia de la luz y hacía que fuera azul en lugar de roja, que es como se ve en la película. Los cambios fueron solicitados por Christopher Nolan. Según Oliver James, científico jefe de Double Negative, nos basábamos en la ciencia, pero siempre les dimos control a los artistas para que lo cambiaran“.

Aunque Interstellar respeta las leyes de la física conocidas, se adentra en campos que están por descubrir. ¿Sabes qué teorías están demostradas y cuáles no?

El horizonte de sucesos

El horizonte de sucesos es una superficie imaginaria que rodea a un agujero negro, en la cual la velocidad de escape necesaria para alejarse del mismo coincide con la velocidad de la luz. Por ello, ninguna cosa dentro de él, incluyendo los fotones, puede escapar debido a la atracción de un campo gravitatorio extremadamente intenso.

Las partículas del exterior que caen dentro de esta región nunca vuelven a salir, ya que para hacerlo necesitarían una velocidad de escape superior a la de la luz y, hasta el momento, la teoría indica que nada puede alcanzarla.

Por tanto, no existe modo de observar el interior del horizonte de sucesos, ni de transmitir información hacia el exterior. Esta es la razón por la cual los agujeros negros no tienen características externas visibles de ningún tipo, que permitan determinar su estructura interior o su contenido, siendo imposible establecer en qué estado se encuentra la materia desde que rebasa el horizonte de sucesos hasta que colapsa en el centro del agujero negro.

Sagitario A Estrella es el nombre que recibe el agujero negro que se encuentra en el centro de la Vía Láctea. Este cuenta con una masa de cuatro millones de soles y una atracción gravitatoria tan intensa que devora hasta la luz, por lo que solo puede observarse a través de radiotelescopios.

El director del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre de Alemania, el astrofísico Reinhard Genzel, ha impartido una conferencia en la sede madrileña de la Fundación BBVA en la que ha hablado sobre este hallazgo que él y su equipo llevan estudiando durante décadas.

Antes de continuar es interesante: 6 cosas que no sabías de los agujeros negros

Los agujeros de gusano

Un agujero de gusano, también conocido como puente de Einstein-Rosen, es una hipotética característica del espacio-tiempo, descrita en las ecuaciones de la relatividad general,https://i2.wp.com/noticiasdelaciencia.com/upload/img/periodico/img_14836.jpg

que esencialmente consiste en un atajo a través del espacio y el tiempo. Un agujero de gusano tiene por lo menos dos extremos conectados a una única garganta, a través de la cual podría desplazarse la materia. Hasta la fecha no se ha hallado ninguna evidencia de que el espacio-tiempo conocido contenga estructuras de este tipo, por lo que en la actualidad es solo una posibilidad teórica en la ciencia.

Es posible viajar en el tiempo

Es el eterno sueño de la humanidad. Rápidamente, pregunta a cualquier persona en la calle sobre un poder especial o algún invento que deseen mucho. Posiblemente te digan indistintamente poder teletransportarse o viajar en el tiempo. Esto último creo que se ha ganado a pulso ser uno de los grades retos de la ciencia.

Y lo más frustrante de esto es que… nada lo prohíbe. Es decir, viajar en el tiempo no contradice ninguna ley, ni tampoco hay una evidencia física de su imposibilidad. Desde que la relatividad puso al tiempo al pie de igualdad del espacio, hemos estado intrigados en ver cómo podemos recorrer esta dimensión de la misma manera en que recorremos el espacio. Ninguna interacción permite distinguir pasado de futuro para la física y sin embargo… nos vemos siempre arrastrados por una corriente que nos empuja hacia el futuro. ¿Está la física mal? ¿O acaso hay algo que no estamos considerando? La entropía… Veamos que es la entropía y como afecta a los viajes en el tiempo. Aquí.

¿Qué dicen los expertos acerca de la idea del viaje en el tiempo?

Su posibilidad teórica se ha debatido largamente, pero todo el mundo está de acuerdo en que los problemas prácticos son tan inmensos que se trata, con toda probabilidad, de algo que nunca va a suceder. Brian Cox, investigador del CERN en la Universidad de Manchester, señala que incluso aunque las leyes de la física no prohíben el viaje en el tiempo, eso no implica que vaya a suceder, ciertamente al menos en términos de hacer regresar a los viajeros del tiempo.

“Decir que las leyes de la física, tal y como las conocemos, permiten viajar al pasado es lo mismo que decir, parafraseando a Bertrand Russell, que esas mismas permiten que haya una tetera en órbita alrededor de Venus”, dijo el doctor Cox. Es posible, pero no probable.

El viaje en el tiempo hacia el futuro es absolutamente probable, de hecho el tiempo fluye a velocidades distintas estando en órbita o estando a nivel del suelo, y esto debe ser tomado en consideración a la hora de hacer que los sistemas de navegación por satélite funcionen correctamente. Pero el viaje en el tiempo hacia el pasado, aunque técnicamente sea algo permitido por la teoría de Einstein, será algo que habrá que descartar, según la opinión de la mayoría de los físicos, cuando desarrollemos, si es que eso sucede, una comprensión más profunda de las leyes fundamentales de la física – y ese es uno de los objetivos del LHC”.

El documental de la serie El Universo es muy interesante.

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