Nuestro amor por los agujeros negros continúa creciendo a medida que se expande nuestro conocimiento de estos cuerpos celestes. La última noticia es el descubrimiento de un raro agujero negro de "peso mediano", relativamente nuevo en la familia de los agujeros negros.

Ya sabíamos que algunos agujeros negros tienen solo unas pocas veces la masa de nuestro sol, mientras que otros son más de mil millones de veces más masivos. Pero otros con masas intermedias, como el 2, 200 veces la masa de nuestro sol descubierto recientemente en el cúmulo de estrellas 47 Tucanae, son sorprendentemente esquivas.

Entonces, ¿qué pasa con los agujeros negros? estas prisiones gravitacionales que atrapan todo lo que se les acerca, que captura la imaginación de personas de todas las edades y profesiones?

'Estrellas oscuras'

Ya en 1783, en el marco de la dinámica newtoniana, el concepto de "estrellas oscuras" con una densidad lo suficientemente alta como para que ni siquiera la luz pueda escapar de su atracción gravitacional había sido propuesto por el filósofo y matemático inglés John Michell.

Casi inmediatamente después de que Albert Einstein presentara su teoría de la relatividad general en 1915, que suplantó la descripción de Newton de nuestro universo y reveló cómo el espacio y el tiempo están íntimamente vinculados, su compatriota alemán Karl Schwarzschild y el holandés Johannes Droste derivaron de forma independiente las nuevas ecuaciones para una masa esférica o puntual.

Aunque en ese momento el tema todavía era una especie de curiosidad matemática, Durante el cuarto de siglo siguiente, los físicos nucleares se dieron cuenta de que estrellas suficientemente masivas colapsarían por su propio peso para convertirse en estos agujeros negros previamente teorizados.

Su existencia fue finalmente confirmada por astrónomos utilizando potentes telescopios, y, más recientemente, los agujeros negros en colisión fueron la fuente de las ondas gravitacionales detectadas con la instrumentación LIGO en los Estados Unidos.

Un objeto denso

Las densidades de tales objetos son alucinantes. Si nuestro sol se convirtiera en un agujero negro, Tendría que colapsar de su tamaño actual de 1,4 millones de kilómetros de ancho a un radio de menos de 3 kilómetros (6 kilómetros de ancho). Su densidad promedio dentro de este "radio de Schwarzschild" sería de casi 20 mil millones de toneladas por centímetro cúbico.

La fuerza y ​​la fuerza crecientes de la gravedad a medida que te acercas a un agujero negro pueden ser dramáticas.

En la tierra, la fuerza de la atracción gravitacional que lo mantiene en su superficie es aproximadamente la misma a sus pies que a su cabeza, que está un poco más lejos del planeta.

Pero cerca de algunos agujeros negros la diferencia en la atracción gravitacional de la cabeza a los pies es tan grande que te separarían y estirarían a un nivel atómico, en un proceso denominado espaguetificación.

En 1958, el físico estadounidense David Finkelstein fue el primero en darse cuenta de la verdadera naturaleza de lo que se ha dado en llamar el "horizonte de sucesos" de un agujero negro. Describió este límite alrededor de un agujero negro como la membrana unidireccional perfecta.

Es una superficie intangible que encapsula una esfera sin retorno. Una vez dentro de esta esfera, la atracción gravitacional del agujero negro es demasiado grande para escapar, incluso para la luz.

En 1963, el matemático neozelandés Roy Kerr resolvió las ecuaciones de los agujeros negros giratorios más realistas. Estos produjeron curvas cerradas similares al tiempo que permitieron el movimiento hacia atrás a través del tiempo.

Si bien estas extrañas soluciones a las ecuaciones de la relatividad general aparecieron por primera vez en el trabajo de 1949 del lógico austriaco-estadounidense Kurt Gödel, se piensa comúnmente que deben ser un artefacto matemático que aún no se ha explicado.

Agujeros en blanco y negro

En 1964, dos estadounidenses, la escritora Ann Ewing y el físico teórico John Wheeler, introdujo el término "agujero negro". Después, en 1965, el astrofísico teórico ruso Igor Novikov introdujo el término "agujero blanco" para describir el hipotético opuesto de un agujero negro.

El argumento era que si la materia cae en un agujero negro, entonces quizás sea arrojado a nuestro universo desde un agujero blanco.

Esta idea tiene sus raíces en parte en el concepto matemático conocido como puente Einstein-Rosen. Descubierto (matemáticamente) en 1916 por el físico austriaco Ludwig Flamm, y reintroducido en 1935 por Einstein y el físico estadounidense-israelí Nathan Rosen, Más tarde Wheeler lo denominó "agujero de gusano".

En 1962, Wheeler y el físico estadounidense Robert Fuller explicaron por qué tales agujeros de gusano serían inestables para transportar incluso un solo fotón a través del mismo universo.

Realidad y ficción

No es sorprendente, la idea de entrar en un portal (agujero negro) y volver a emerger en algún otro lugar del universo, en el espacio y / o en el tiempo, ha generado innumerables historias de ciencia ficción, incluyendo Doctor Who, Stargate, Franja, Farscape y el agujero negro de Disney.

Las producciones en curso pueden simplemente afirmar que sus personajes están viajando a un universo diferente o paralelo al nuestro. Si bien parece ser matemáticamente factible, por supuesto, no hay evidencia física que respalde la existencia de tales universos.

Pero esto no quiere decir que los viajes en el tiempo, al menos en un sentido limitado, no es real. Al viajar a gran velocidad, o tal vez caer en un agujero negro, el paso del tiempo se ralentiza en relación con el experimentado por los observadores estacionarios.

Los relojes que volaron rápidamente alrededor del mundo lo han demostrado, mostrando retrasos en el tiempo de acuerdo con la teoría de la relatividad especial de Einstein.

La película Interstellar de 2014 jugó con este efecto alrededor de un agujero negro, creando así una sensación de viajar hacia adelante en el tiempo para el astronauta Cooper (interpretado por Matthew McConaughey).

A pesar del nombre extrañamente entrañable, la frase "agujero negro" es quizás algo engañosa. Implica un agujero en el espacio-tiempo por el que caerá la materia, a diferencia de la materia que cae sobre un objeto increíblemente denso.

Lo que realmente existe dentro del horizonte de sucesos de un agujero negro es objeto de acalorados debates. Los intentos de comprender esto incluyen la imagen de la "bola de fuzz" de la teoría de cuerdas, o descripciones de agujeros negros en las teorías de la gravedad cuántica conocidas como "redes de espuma de espín" o "gravedad cuántica de bucles".

Una cosa que parece segura es que los agujeros negros seguirán intrigándonos y fascinándonos durante algún tiempo.

Este artículo se publicó originalmente en The Conversation. Lea el artículo original.