Cosmología

“El interior de un agujero negro es un lugar luminoso”

La cosmóloga estadounidense Janna Levin compendia en dos libros todo nuestro conocimiento de este objeto astronómico y lo que nos pasaría si caemos en uno

Janna Levin escribe ecuaciones en la sede de su nuevo proyecto, Pioneerworks, en Nueva York.
Janna Levin escribe ecuaciones en la sede de su nuevo proyecto, Pioneerworks, en Nueva York.

La cosmóloga Janna Levin ha resumido en poco más de 200 páginas una epopeya que duró 1.300 millones de años. Todo comenzó cuando dos agujeros negros en una zona desconocida del universo chocaron violentamente. Escupieron más energía que un trillón de bombas atómicas y esta comenzó a vagar por el universo en todas direcciones a la velocidad de la luz como si fueran las ondas que causa una piedra al caer en un estanque. Cuando una de esas ondas entró en nuestra galaxia, los humanos todavía vivíamos en cuevas. Cuando llegó al cúmulo de estrellas más cercano al Sol, ya en el siglo pasado, un físico predijo que el universo podía producir ondas gravitacionales, pero que nunca las podríamos detectar. Más de un siglo después la señal de la vieja colisión de agujeros negros entró en el Sistema Solar, pasó Neptuno y llegó hasta el Sol. Quedaban ocho minutos para uno de los descubrimientos más importantes de la ciencia reciente: la detección de la primera onda gravitacional, el fenómeno predicho por aquel brillante físico: Albert Einstein. Aquel día la humanidad entró en una nueva era de la exploración del universo. Ya no solo era posible observarlo con telescopios, sino escucharlo con detectores de ondas gravitacionales.

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Dentro de esta epopeya hay otra más breve: la de los científicos convencidos de que era posible construir un detector lo suficientemente sensible como para captar las ondas gravitacionales, que cuando llegan a la Tierra solo producen oscilaciones del espacio-tiempo más pequeñas que un átomo.

En su libro El blues de los agujeros negros, publicado por Capitán Swing, Janna Levin (San Antonio, EE UU, 54 años) entrevista a los principales protagonistas de este descubrimiento, incluidos Rai Weiss, Kip Thorne y Barry Barish, que ganaron el Nobel de Física en 2017 por su hallazgo, y muchos otros que dedicaron buena parte de sus vidas a idear el observatorio de detección LIGO y pelear hasta conseguir el dinero suficiente para ponerlo en funcionamiento. En esta entrevista Levin explica que este detector y otros similares responderán preguntas que ni siquiera se han formulado aún.

Captar ondas gravitacionales es como grabar la banda sonora del cosmos

Pregunta. ¿Por qué cree que todo el mundo debería conocer la historia de las ondas gravitacionales?

Respuesta. La primera onda gravitacional, producida por la primera colisión entre agujeros negros jamás detectada, fue el evento más energético, más poderoso jamás grabado por el ser humano desde el Big Bang. Es alucinante porque de toda la energía que se liberó, nada fue en forma de luz, fue algo totalmente invisible. Toda la energía se liberó en ondas gravitacionales, sonido al fin y al cabo que deformó el espacio-tiempo, el material del que está hecho el universo. Es como grabar la banda sonora del cosmos. Me interesaba mucho la locura obsesiva de todos los científicos involucrados en este proyecto. ¿Por qué lo hicieron?

P. Desde el descubrimiento de la primera onda gravitacional LIGO ha ido mucho más allá y ahora está captando fusiones de agujeros negros que no deberían existir según las leyes de la física que conocemos ¿Cuál es la mayor pregunta que podremos responder gracias a las ondas gravitacionales?

R. Mucha gente, incluso dentro de LIGO, pensaba que nunca se podrían captar señales de los agujeros negros. Hay expertos que descartaban estudios porque estaban convencidos a ciegas de que este tipo de agujeros negros no existen. Habían decidido a priori que no existen. Es una limitación de algunos científicos que no son abiertos de mente. Por eso la primera detección fue tan importante. El libro se llama El blues de los agujeros negros porque era una historia triste. Hasta los padres del experimento temían que nunca lograsen captar la señal. Iban a fallar. Estos nuevos descubrimientos son apasionantes porque contradicen las predicciones, los modelos que dicen que no pueden existir. Estos agujeros negros nos pueden desvelar el comportamiento caótico de su entorno y sobre todo su origen. Hasta ahora pensábamos que los agujeros negros son supercomplejos y oscuros y que la naturaleza solo tenía una forma de crearlos: matando una estrella muy masiva. Esto ya ha cambiado. Gracias a LIGO sabemos que es posible que haya formas alternativas. Posiblemente hay agujeros negros que aparecieron en el universo joven y han ido creciendo hasta los tamaños que vemos ahora. Todas estas preguntas vuelven a estar abiertas y los negacionistas deben dar un paso atrás.

Hay mucha más belleza en la ciencia que en la religión

P. Su próximo libro se titula Guía de supervivencia a un agujero negro. ¿Qué le pasaría a alguien que entrase en uno?

R. En algunos casos ni siquiera te darías cuenta de que has caído en un agujero negro.

Puede parecer sorprendente, pero el horizonte de sucesos de un agujero negro, esa frontera que si se cruza ya no se puede volver atrás jamás, es una región muy benigna. La gente piensa que es una superficie sólida, pero en realidad no hay nada. Para la persona que entra, el centro del agujero se transforma en un punto en el tiempo, su futuro. Lo mismo pasa con las estrellas al colapsar y crear un agujero negro. Dejan atrás el horizonte y siguen cayendo sobre sí mismas.

P. Usted explica que el interior de un agujero negro es luminoso y que una persona podría sobrevivir dentro bastante tiempo.

R. El interior de un agujero negro es un lugar iluminado porque hay mucha luz que llega desde fuera y cae al agujero. Estos cuerpos son más benignos de lo que pensamos. Una persona podría sobrevivir durante un año o más mientras cae más y más profundo en uno de ellos. Todo depende del tamaño. Cuando te pones de pie en la Tierra no notas que estás pisando una superficie curva, pero así es. Sin embargo, si intentas ponerte de pie en una pelota de baloncesto te darás cuenta al segundo. Lo mismo pasa con los agujeros negros. Cuanto más pequeños, más violentas son las fuerzas de marea, el empuje de la gravedad en las diferentes partes de tu cuerpo. Una agujero negro muy grande no tirará mucho de ti, los efectos serán mucho menores. En cualquier caso, cuando llegues al centro, a lo que conocemos como singularidad, el final es el mismo: llegas al centro, a tu futuro.

P. ¿Y que pasa entonces?

R. Si solo consideramos la teoría de la relatividad, te harás pedazos hasta el punto de que los átomos de tu cuerpo se desintegrarán y te convertirás en un puñado de partículas elementales. Llega un punto en que esas partículas llegan a la singularidad y dejan de existir. Pero si entra en juego la mecánica cuántica eso es imposible que pase. Roger Penrose pensaba eso, que la cuántica nos salvaría de desaparecer por completo. Que la materia deje de existir, que la información se pierda, es algo inaceptable de acuerdo con la física que aceptamos. Es posible que estemos equivocados, pero si la mecánica cuántica es correcta, la información no puede perderse.

P ¿Algún día inventaremos la forma de explorar el interior de un agujero negro y estudiar lo que sucede dentro?

R. Hay muchísimas teorías sobre cómo salvar la información que cae en un agujero negro. Algunas dicen que la materia que cae es expulsada y se queda alrededor del horizonte de sucesos transformada en una red de partículas cuánticas. Otra teoría dice que hay agujeros de gusano que conectan el interior y el exterior. Si algo de esto es cierto, y yo creo que sí lo es, tú caes al interior, pero tus restos cuánticos se quedan fuera. Entonces existe la posibilidad de reconstruir qué ha pasado dentro del agujero negro a través del estudio de esos restos cuánticos. Pero por ahora es tan imposible como quemar una enciclopedia, cuya información completa sigue ahí transformada en calor y cenizas, y reconstruirla para recuperar todo lo que contenía.

Toda la información acumulada por los humanos se perderá porque la Tierra y el resto del sistema solar caerán en un agujero negro, dice la autora

P. En El blues de los agujeros negros habla sobre el final del universo. Dice que al final toda la información acumulada por los humanos se perderá porque la Tierra y el resto del sistema solar caerán en un agujero negro. Después el resto del universo caerá en agujeros negros y esos agujeros negros se evaporarán ¿Qué quedará entonces?

R. Si eso es correcto, y es una teoría muy aceptada, se perderá el significado del paso del tiempo. Ya no se podrá medir. Ahora sabemos que ha pasado el tiempo porque hemos cambiado desde que empezamos esta conversación, por ejemplo. Pero una vez pase esto de lo que hablas el universo permanecerá sin cambios para siempre. Si todo se evapora será solo un gran mar de materia evaporada. Y puede ser mucho peor. Si el universo se sigue expandiendo de forma acelerada como hasta ahora, finalmente cada partícula se quedará sola y será inobservable porque estará tan lejos que la luz nunca la alcanzará. Es una especie de horizonte de sucesos de dimensiones cosmológicas. Ya no se podrá ver nada nunca más. Con lo que hablar del paso del tiempo tampoco tendrá sentido. Pero esto sucederá en una escala de tiempo enorme, algo así como un uno seguido de cien ceros o más. El universo se creó hace 13.700 millones de años o sea que le queda mucho más futuro que pasado.

P. ¿Qué había antes de que hubiese un universo?

R. Esa es la pregunta por la que estudié cosmología. Hay muchas formas de responderla. Una teoría dice que el universo era en su origen muy caótico, con muchas dimensiones, desordenado. La idea es que tal vez el espacio-tiempo siempre ha existido. De repente una pequeña región de ese espacio-tiempo experimenta una fluctuación cuántica, como si se incendiase, hasta acumular suficiente energía como para estallar. Eso es el Big Bang. Por mucho que observemos el universo actual nunca conseguiremos ver más allá de ese momento.

P. Si esta teoría es cierta, hay muchas otras burbujas, muchos otros universos. ¿Qué había antes?

R. Solo sabemos que entre un montón de posibilidades nuestra región se incendió y es posible que lo mismo haya sucedido con muchas otras. Eso es el llamado multiverso, un conjunto de universos ligeramente diferentes. Decir cuándo sucedió algo en otro universo desde el marco de referencia del nuestro no es una pregunta relevante. De alguna forma no puedes sincronizar los relojes para saber lo que había antes de nuestro universo. La idea de físicos como Stephen Hawking y Roger Penrose es que antes del Big Bang no había nada. Incluso la nada puede tener fluctuaciones cuánticas. En este caso solo nuestra región se incendia y explota. No hay nada antes del Big Bang porque el tiempo no tiene significado antes de este punto. En relatividad no puedes hacer afirmaciones generales sobre el tiempo. Siempre tienes que saber quién está midiendo el tiempo. Si no hay reloj, si no hay mecanismo para registrar el paso del tiempo porque el tiempo no existe, entonces qué había antes del tiempo no es una pregunta relevante.

P. Entendemos solo de qué está hecho el 5% del universo. El resto es materia oscura y energía oscura ¿Qué posibilidad hay de que estemos equivocados y estas no existan?

R. Es posible pero es muy poco probable. Las pruebas de que hay materia oscura son aplastantes. Por ejemplo pensemos en el Cúmulo Bala, que son dos grupos de galaxias en plena colisión. Vemos dónde está la luz y dónde está la masa de esas galaxias y para que todo tenga esa forma tiene que haber materia oscura. Este componente del universo no es tan misterioso como piensan algunas personas. Los neutrinos son una forma de materia oscura. No interactúan con la luz. Sabemos que son partículas que tienen masa pero son invisibles. El misterio es que los neutrinos no pueden explicar la materia oscura. Por eso muchos experimentos de materia oscura buscan partículas parecidas al neutrino pero más pesadas.

P. ¿Y la energía oscura?

R. Eso me preocupa más. Los experimentos para demostrar que existe son mucho más difíciles y hay explicaciones alternativas. Yo creo que existe porque muchas observaciones diferentes han dado con la misma conclusión [que la energía oscura es la causante de que el universo esté en constante expansión acelerada].

P. ¿Cree que hace falta un dios para explicar algunas de las grandes preguntas del universo?

R. No, soy atea. Hay mucha más belleza en la ciencia, en la cosmología, que en la religión, en las respuestas mágicas. Respeto mucho a la gente a la que sí reconforta esa forma de ver el mundo, pero a mí no me vale. Yo me siento mucho mejor pensando que somos parte de un universo que podemos intentar comprender. Lo bueno de esta visión es que es universal. La ciencia explica hechos que son verdad para todo el mundo, crean lo que crean, vivan donde vivan. Creo que además esta forma de entender el universo mejora a la humanidad, genera mejores relaciones entre los pueblos, menos guerras y violencia.

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