Si los agujeros negros lo absorben todo, ¿qué hacen con ello?

Los agujeros negros siguen siendo unos objetos misteriosos y que fascinan tanto al público general como a los científicos. Muchas de las preguntas sin respuesta de la física moderna son sobre ellos. Pero la cuestión que nos planteas parte de una idea equivocada, un agujero negro no es una aspiradora, no es exactamente que lo absorba todo. Vamos a ir explicándolo poco a poco porque, cuando llegamos cerca de un agujero negro, las leyes de la física son muy extremas.

Para entender lo que ocurre alrededor de uno de ellos necesitas saber lo que es el horizonte de sucesos. Se trata de un límite teórico, no es una zona del espacio a la que puedas apuntar con un dedo y decir "es ahí". Es una frontera que se define como la última órbita en la que una onda electromagnética viajando a la velocidad de la luz puede llegar a nosotros.

La gravedad es tan fuerte que haría que cualquier objeto con masa se estirara como un espagueti 

Vamos a verlo con un ejemplo. Si tiramos una manzana hacia el cielo, vuelve a caer hacia nosotros debido a la fuerza de gravedad de la Tierra. Pero si fuéramos superhéroes o superheroínas y pudiéramos tirar la manzana con muchísima velocidad, por encima de 11 kilómetros por segundo (la velocidad de escape de la Tierra), la manzana llegaría al espacio y escaparía a la gravedad de nuestro planeta. Un agujero negro tiene un campo gravitatorio muchísimo más fuerte que el de la Tierra, por lo que cerca de él necesitas una velocidad mucho mayor para escapar de su fuerza de gravedad. Tanta que, cuando estamos cerca de uno de ellos, la velocidad que se necesita para escapar de su gravedad es más alta que la velocidad de la luz. Pero aquí aparece un problema porque, según la teoría de la relatividad, hay un límite, que es el de la velocidad de la luz. Con las leyes de la física que conocemos actualmente no hay nada que vaya más rápido que la velocidad de la luz.

En el horizonte de sucesos la velocidad de escape es igual a la velocidad de la luz, es decir, que una onda electromagnética que va a la velocidad de la luz un poco por fuera del horizonte de sucesos puede llegar a nosotros, pero un poco por dentro del horizonte de sucesos ya no puede llegar a nosotros porque no puede viajar más rápido que la luz. Así que cuando pensamos en un objeto cerca de un agujero negro, no es que lo absorba, sino que una vez cruzado el horizonte de sucesos, las partículas seguirían dando vueltas a su alrededor porque para escapar tendrían que ir más rápido que la luz. Si nosotros pudiéramos seguir la trayectoria de un objeto que cruzara el horizonte de sucesos y se acercara a un agujero negro nos llegaría la última información que puede viajar a la velocidad de la luz (es decir justo en el horizonte de sucesos), y sería como una imagen detenida para siempre.

El agujero negro es una “frontera” que se define como la última órbita en la que una onda electromagnética viajando a la velocidad de la luz puede llegar a nosotros

Si lanzáramos una nave espacial hacia un agujero negro, lo que observaríamos es que cuanto más se acercara al horizonte de sucesos la veríamos moverse a cámara lenta y cuando llegara al horizonte de sucesos la veríamos parada. Pero si estuviéramos dentro de la nave, para nosotros el tiempo seguiría siendo lo mismo, nos acercaríamos al agujero negro, cruzaríamos el horizonte de sucesos y seguiríamos dando vueltas alrededor del agujero negro. Pero si estuviéramos en la nave y quisiéramos llamar a nuestra familia a casa, una vez cruzado el horizonte de sucesos no podríamos hacerlo porque nuestra información no podría viajar más rápido que la luz. Lo que ocurre una vez cruzado el horizonte de los sucesos se queda dentro del horizonte de los sucesos, desconectado de lo que hay fuera.

Lo que ocurre una vez cruzado el horizonte de los sucesos, se queda dentro del horizonte de los sucesos, desconectado de lo que hay fuera

La frase que se escucha siempre que dice que nada puede escapar de un agujero negro no quiere decir que el agujero lo absorba, lo que quiere decir es que de alguna forma lo atrapa y hace que gire a su alrededor en órbitas extremas dentro del horizonte de sucesos. Ahora sí, la nave no seguiría siendo la misma. Los efectos de la gravedad serían tan fuertes que se convertiría en una especie de espagueti debido a un proceso llamado precisamente espaguetización.

Significa que dado que la gravedad está en función del cuadrado de la distancia y en los agujeros negros es tan enorme, pequeñas variaciones de distancia cambian la intensidad del campo gravitatorio. Por ejemplo, más allá del horizonte de sucesos, la gravedad actuaría de forma distinta sobre mi cabeza que sobre mis pies porque el metro y pico que hay entre ellos es ya una distancia que hace que sea distinta en esos dos puntos. Y esa gravedad es tan fuerte que haría que cualquier objeto con masa se estirara como un espagueti. Así que creemos que los agujeros negros están rodeados de hilos de materia. Pero esto es solo una teoría porque todavía no tenemos datos reales para confirmar ni la espaguetización ni lo que pasa realmente más allá del horizonte de sucesos.

Sara Cazzoli es doctora en astrofísica, investigadora del Instituto Astrofísico de Andalucía (CSIC)

Pregunta enviada vía email por Jorge Bojanic Amado

Nosotras respondemos es un consultorio científico semanal, patrocinado por la Fundación Dr. Antoni Esteve, que contesta a las dudas de los lectores sobre ciencia y tecnología. Son científicas y tecnólogas, socias de AMIT (Asociación de Mujeres Investigadoras y Tecnólogas), las que responden a esas dudas. Envía tus preguntas a nosotrasrespondemos@gmail.com o por Twitter #nosotrasrespondemos.

Coordinación y redacción: Victoria Toro