Una rasgadura en el cosmos

¿Por qué preocuparnos del cosmos cuando aquí en la Tierra tenemos problemas mas urgentes como la miseria económica, el peligro nuclear, la crisis ecológica o la pandemia?... porque, uno podría decir, la perspectiva cósmica nos invita a ver mas allá de nuestras circunstancias y trascender la búsqueda  primaria por alimento, habitación, pareja, seguridad y, sobre todo, el narcisismo infantil  del que tanto nos cuesta salir.

Considera solo esto...  en un tiempo no muy lejano la Tierra se creyó que astronómicamente era única hasta que los astrónomos descubrieron que era solo otro planeta  orbitando el Sol. Luego pensamos que el Sol era único hasta que nos dimos cuenta que las innumerables estrellas que vemos en la noche son también soles. Después creímos que nuestra galaxia, La Vía Láctea, era todo el Universo, hasta descubrir que las incontables cosas borrosas  que pueblan el cielo eran otras galaxias. Hoy día presumimos que el Universo es todo lo que hay... ¿pero, que tal si el Universo no es único y en algún momento futuro llegamos a la conclusión de que lo que realmente hay es un Multiverso y  que los agujeros negros serian el paso a  otros universos?... la perspectiva cósmica es mas de lo que creemos saber. Es, también, acerca de la visión y sabiduría que nos permite asesorar nuestro lugar en el Cosmos y adoptar una actitud mas humilde. No pequeña cosa... ¿cierto?... el día que nuestro conocimiento del cosmos se detenga  arriesgamos a regresar a la visión infantil de creer que todo lo que hay gira en torno a nosotros,  la cúspide de la creación.

 Según los cosmólogos, la cosa mas extraña del Universo son los agujeros negros. Una colección de masa estelar  con una gravedad tan poderosa  que nada puede escapar de ellos, incluyendo la luz. Teoréticamente cualquier cosa puede transformarse en un agujero negro... una estrella, Trump Tower, un hipopótamo, tu y yo si una fuerza suficientemente grande nos comprime  al punto que su campo gravitacional sea lo suficientemente fuerte para curvar el espacio y prevenir que la luz escape.  Si la Tierra llegara a ser un agujero negro su radio seria comparable al de una pelota de ping pong. El del Sol  seria aproximadamente de 2.4 kilómetros. Por supuesto todo esto es pura especulación. Ni el sol, ni tu, ni yo se van a transformar en un agujero negro. No somos lo suficientemente grande. Sin embargo, algunas estrellas extremadamente grandes inevitablemente se transforman en agujeros negros. Cada estrella representa un balance entre dos fuerzas opuestas...  la gravedad y el calor. La gravedad tiende a colapsar la estrella y el calor generado en su interior tiende a irradiarse hacia fuera. Cogidas en este balance las estrellas pulsan levemente. Una vez que el equilibrio entre calor y gravedad empieza a fallar el colapso es inevitable. Estrellas de mediana dimensión se transforman en  estrellas enanas blancas. En las estrellas mas grandes,  debido a su enorme masa, el colapso es  tan abrumador que se transforman en agujeros negros. Debido a que nada, incluyendo la luz, puede escapar la gravedad de un agujero negro cualquier cosa que se acerque a  su horizonte será succionada. Este es el punto en el espacio en que las reglas normales del Universo dejan de operar y las del agujero negro toman su lugar. Es lo que se llama singularidad, una zona donde funcionan  leyes únicas.

La superficie de un agujero negro, entonces,  es el limite del cual la luz no puede escapar. Un objeto que traspase su horizonte, por ejemplo,  se pierde para siempre en su interior, que no podemos ver.  Sin embargo, a pesar de que no se puede ver lo que pasa adentro, los físicos pueden pensar que es lo que ocurre allí. La masa completa del agujero negro pareciera residir en un punto matemático, el centro muerto, parecido a la singularidad de la cual, según las demostraciones de  Hawking y Penrose, el Universo comenzó. El problema con  esta conclusión es que se basa solo en la teoría de la relatividad, sin tomar en cuenta la mecánica cuántica que, de alguna manera, impide la formación de una verdadera singularidad matemática.  En 1974 Hawking trato de entender como un agujero negro aparecería para un observador con la perspectiva de la mecánica cuántica, en lugar  de la mecánica clásica. Para su sorpresa encontró que ellos no eran perfectamente negros y absorbentes, sino que se filtraban un poquito. Mientras mas pequeño el agujero, mas se filtraban. Lo que Hawkins demostró es que los agujeros negros tienen una temperatura inversamente proporcional a su masa que determina el promedio de la filtración de partículas hacia el mundo exterior. La conclusión es que no puede existir una barrera perfecta.

La cosa es que, a pesar de los diferentes intentos teóricos,  no sabemos  realmente que  pasa dentro del agujero.  Algunos cosmologistas piensan que cualquier cosa que caiga en el se alargaría como un tallarín, en tanto que otros imaginan la posibilidad de viajar a través de un agujero negro a otros universos diferentes. Innumerables ecuaciones se han dedicado a develar tal escenario, pero nadie sabe realmente que es lo que pasa allí. No importa cuan elegantes sean las matemáticas es solo una realidad imaginaria. Durante los años 70s, 80s y 90s del siglo pasado las teorías y los argumentos surgieron a granel. A pesar de ello hay un problema... la existencia actual de un agujero negro nunca ha sido confirmada porque, desde el momento que la luz no puede escapar, es imposible verlos. Solo se puede inferir su existencia por lo que le ocurre  a otras estrellas y galaxias en su cercanía. Con el desarrollo de telescopios de rayos X  las observaciones han empezado a proporcionar mas informaciones que han dado base a nuevas  inferencias. A comienzos del 2000 varias predicciones concernientes a los agujeros negros estuvieron en línea con los datos obtenidos. En los últimos años  la  gran mayoría  de los cosmologistas han llegado a la conclusión de que ahora tenemos bastantes  evidencias de su existencia.  El asunto es que con mas evidencia,  como generalmente ocurre, nuevos problemas  surgen.

Cyg X-1 es uno de los agujeros negros confirmado por la combinación de la evidencia óptica del telescopio Hubble y las nuevas observaciones de los rayos X. Como algunos astrónomos habían predicho, la evidencia de las observaciones de los años 90s produjeron mas datos que sugieren que hay dos tipos de agujeros negros... las estrellas binarias típicas como Cyg X-1 y los agujeros negros con masa equivalente a billones de soles. Estos agujeros negros supermasivos fueron encontrados una y otra vez en el centro de las galaxias. Por el año 2001 mas de 30 de ellos fueron identificados  midiendo la velocidad de los discos de gases atrapados por el agujero negro que circulan a su alrededor, como el agua alrededor del orificio de drenaje.  Mientras mas grande la galaxia mas grande el agujero negro ubicado en su centro. Su presencia pareciera existir solo en las galaxias con forma elíptica que son las que tienen  mayor densidad de estrellas en su centro. La Vía Láctea, nuestra galaxia,  que tiene una densidad relativamente pequeña en su centro, tiene agujeros negros, pero pequeños, con una masa equivalente a unos pocos soles. Los cosmólogos examinando la evidencia han empezado a convencerse de que los agujeros negros son la semilla alrededor de la cual las galaxias se forman. Después que un equipo de investigadores descubrieron tres nuevos agujeros negros masivos, su líder, Douglas Richstone de la Universidad de Michigan, dijo en Enero del 2000 que...  de alguna manera estos agujeros negros, cuando  determinan su masa,  “saben” la masa de las galaxias en las cuales  están ubicados, o cuando la galaxia se esta formando , ellas “saben” la masa del agujero negro que se forma a su alrededor.  De alguna forma mutuamente se regulan.  Esto pareciera no ser diferente de lo que ocurre a nivel cuántico en donde un electrón puede “saber”  que esta haciendo el otro. Que esto ocurra a nivel galáctico simplemente  deja perplejos a los cosmologistas. El debate ahora se centra en que aparece primero... ¿la galaxia o el agujero negro? Lo que no será fácil de dilucidar.

Experimentos para probar hipótesis físicas fundamentales están llegando al punto de la imposibilidad. Progreso ahora es algo bien diferente de lo que  Kepler, Newton y Galileo imagino. La teoría ideal de todas las cosas, en la mente de los físicos contemporáneos, es un sistema matemático  rigoroso y bien ordenado que tenga la habilidad de acomodar los hechos físicos del mundo. La elegancia matemática viene primero, el poder de la explicación practica viene en segundo lugar. Esto se parece mas a como los antiguos griegos lo imaginaron... solo por medio del pensamiento, del análisis racional sin la ayuda de pruebas empíricas. El ultimo gol de la física pareciera ser, paradójicamente, el retorno a formas antiguas de pensar.

Aunque no todavía... en 1939 cuando Oppenheimer y Snyder  publicaron su articulo en el que sugerían la existencia de agujeros negros fueron ridiculizados por la mayoría de los cosmólogos. Con un poco de tiempo, sin embargo, mas investigadores  han empezado a adoptar la idea de su existencia. En los 90s  el telescopio Hubble hizo posible ver claramente  las perturbaciones galácticas que confirmaron su presencia en galaxias tras galaxias. Y solo ahora ellos han empezado a develar sus secretos.  El problema es que  cada secreto develado deja un largo rastro de nuevos misterios. 

Nieves y Miro Fuenzalida.