En algún momento a fines de la década de 1960, uno de los físicos más famosos del siglo pasado, John Wheeler (1911-2008), apareció en un programa de radio de divulgación científica de la BBC. Habló larga y colorida sobre varias maravillas cósmicas, y al final se dirigió a la dolorosa pregunta para él acerca de todo tipo de "observaciones incorrectas y objetos míticos".
Aquí, un científico estadounidense se abalanzó con entusiasmo sobre la hipótesis de la existencia de estrellas "congeladas" (oscuras, congeladas), que especialmente no era de su agrado. Expresando su desprecio por estas "fantasías físicas y matemáticas", las llamó "agujeros negros". Entonces, con la mano ligera de Wheeler, el término figurativo "agujero negro" apareció en los medios, y luego en trabajos científicos.
Los sumideros sin fondo del espacio-tiempo
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Hoy llamamos agujero negro al resultado del fenómeno natural más asombroso: la caída "dentro de sí mismos" de cuerpos celestes masivos. En latín, collapsus significa "caído", por lo que los astrónomos suelen llamar a los agujeros negros "colapsos". Tienen un "concentrador" tan fuerte del campo gravitacional que nada, ni siquiera la luz, puede escapar de ellos.
Históricamente, los agujeros negros fueron precedidos por estrellas oscuras descubiertas “en la punta de una pluma” por el astrónomo británico John Michell (1724-1793). Basado en la teoría de Newton de la gravitación universal, Michell describió tales estrellas, cuya fuerza de gravedad mantenía incluso los rayos de luz. Naturalmente, sería imposible notar una estrella tan completamente negra. Michell describió sus cálculos en una de las reuniones de la Royal Society de Londres en 1784 e inmediatamente fue atacado. ¡Después de todo, la astronomía de esa época no conocía tales fenómenos!
Así que la idea de estrellas oscuras, o, como se les llama hoy, agujeros negros "newtonianos", estuvo enterrada durante mucho tiempo en archivos científicos. Fue recordado solo en la era de Albert Einstein (1879-1955) y su teoría de la gravitación universal. La teoría de Einstein relacionó la gravedad con la curvatura del espacio e inmediatamente atrajo la atención de muchos físicos.
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Su colega de la Academia de Ciencias de Berlín Karl Schwarzschild (1873-1916) pudo demostrar que, a veces, masas gigantes muy concentradas pueden formar una especie de embudo sin fondo del espacio-tiempo.
Cosas asombrosas deberían haber sucedido cerca del colapso de Schwarzschild: el corazón de una persona comenzaría a latir cada vez menos, su reloj se retrasaría irremediablemente y la luz a su alrededor se volvería roja. El flujo del tiempo en sí se ralentizaría, hasta solidificarse cerca del límite condicional del agujero negro, como un río helado. Bueno, ¿qué veremos en las profundidades del colapso colapsar?
Por desgracia, allí están sucediendo cosas tan extrañas que es simplemente imposible describirlas popularmente. Sin embargo, aunque muchos físicos discuten sobre la estructura interna de los agujeros negros, teóricamente ya han encontrado aplicaciones.
Metro entre galaxias
Hace más de 30 años, el famoso astrónomo y escritor de ciencia ficción Carl Sagan decidió escribir una novela sobre viajes interestelares y, al mismo tiempo, no involucrarse en una fantasía vacía, sino crear un túnel extradimensional “real” en las páginas de su libro. Para discutir los detalles, se dirigió al destacado físico teórico Kip Thorne, quien se puso a trabajar con entusiasmo.
Thorne y sus colaboradores han demostrado matemáticamente de manera convincente que el canal espacio-tiempo no solo puede crearse artificialmente, sino también mantenerse en un estado "operativo". El “agujero de gusano” creado de esta manera en el espacio-tiempo conectaría no solo los rincones distantes de nuestra Galaxia, sino también las extensiones metagalácticas.
La colaboración de Sagan y Thorne condujo al éxito de ventas de ciencia ficción Contact, que pronto se convirtió en la base de la muy entretenida película del mismo nombre. Realmente hay una especie de "metro" entre galaxias, por el que viaja el personaje principal. Mientras tanto, Wheeler criticó no solo los agujeros negros, sino todo tipo de transiciones subespaciales entre ellos. Con gran sarcasmo, los llamó "agujeros de gusano", "agujeros de gusano" y "túneles de gusanos". Es simplemente asombroso, pero estas expresiones primero entraron en el léxico de los periodistas y luego migraron a trabajos científicos.
La literatura de ciencia ficción a menudo habla de las formas más exóticas de trascender el espacio y el tiempo. Incluso nació una especie de táctica de futuras "guerras de las galaxias", cuando la flota de combate de terrícolas "se sumerge" en el subespacio de un agujero negro y de repente emerge justo en las bases de alienígenas hostiles, corriendo instantáneamente miles de millones de parsecs.
Sin embargo, a juzgar por las observaciones astronómicas, los agujeros negros requerirán esfuerzos titánicos para "domesticarlos", porque son los objetos espaciales más peligrosos que forman el "relieve" del Universo.
Caníbales del espacio
Los astrónomos a menudo registran explosiones monstruosas de energía provenientes del espacio distante. Estos pueden ser ecos de los dramáticos procesos de muerte de planetas y estrellas en los sumideros de los agujeros negros. Los monstruos espaciales destrozan el cuerpo gaseoso de una estrella que se acerca inadvertidamente y se "tragan" por completo los cuerpos celestes más pequeños: planetas, cometas y asteroides.
Un agujero negro atrae con mucha más fuerza el lado de una estrella que vuela cerca de él que el lado opuesto. Esta poderosa fuerza de marea estira la estrella y hace que el gas caiga de la estrella al agujero negro. Los astrónomos han concluido que los agujeros negros no nacen grandes, sino que crecen gradualmente debido al gas y las estrellas de las galaxias.
Entre los agujeros negros, también hay grandes inquietudes que se mueven rápidamente dentro de las islas estelares de las galaxias. Junto con sus hermanos sedentarios, estos "caníbales del espacio" constantemente no solo devoran sistemas planetarios como el solar, sino que también tragan nubes de polvo y gas que se extienden entre los cúmulos estelares.
Los astrónomos han notado durante mucho tiempo que en las galaxias más pequeñas, los agujeros negros son menos masivos, con masas de poco más de unos pocos millones de masas solares. Los agujeros negros en los centros de las galaxias gigantes incluyen miles de millones de masas solares; el hecho es que la masa final de un agujero negro se forma durante la formación de una galaxia. En algunos casos, los agujeros negros se agrandan no solo al absorber gas de una galaxia individual, sino también al fusionar galaxias, lo que resulta en la fusión de sus agujeros negros.
En el mismo centro de la Vía Láctea se encuentra el núcleo de nuestra Galaxia, en el que se esconde el misterioso objeto Sagitario A *. Los astrónomos creen que este es el principal competidor para el papel de un agujero negro con una masa de aproximadamente cuatro millones de masas solares.
Periódicamente, este "caníbal" local nuestro devora esta o aquella estrella. Y luego, telescopios especiales de rayos X registran el "grito de muerte" de la luminaria en forma de pulso de rayos X. Es con su ayuda que nuestros órganos internos se estudian en la sala de rayos X.
Sin embargo, los agujeros negros pueden ser bastante pacíficos, formando sistemas de estrellas dobles con estrellas ordinarias. Sin embargo, este idilio también termina trágicamente, y después de cientos de millones, y tal vez miles de millones de años, la distancia entre el agujero negro y la estrella se reducirá a un límite crítico. El movimiento de la estrella se volverá inestable y después de algunas revoluciones alrededor del monstruo negro, desaparecerá en su útero.
Misterio del meteorito de Tunguska
En principio, también se puede crear un agujero negro artificial. Para hacer esto, es necesario comprimir cualquier masa al tamaño del radio gravitacional (el radio de la esfera en la que la fuerza gravitacional creada por la masa dentro de esta esfera tiende al infinito), y luego ella misma comenzará a contraerse catastróficamente: colapsar.
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Es cierto que esto es muy difícil de hacer, porque cuanto menor es la masa, menor es el radio gravitacional. Por ejemplo, el radio gravitacional de la tierra es de aproximadamente un centímetro, y para convertir la luna en un agujero negro, tendría que comprimirse al tamaño de una molécula grande.
Sin embargo, con la ayuda de modelos de agujeros microscópicos, o, como se les llama más a menudo, microcollapsados, en ocasiones intentan explicar todo tipo de fenómenos misteriosos. Entonces, existe la hipótesis de que el famoso meteorito de Tunguska no era más que un agujero negro en miniatura que deambulaba por la inmensidad del Universo.
Por supuesto, uno podría simplemente descartar tales invenciones, pero aquí surgen detalles curiosos: la ausencia total de restos de meteoritos, la naturaleza inusual de la explosión y las observaciones contradictorias de la trayectoria de vuelo.
Hay ideas de que tal microcollap-sar tenía un origen completamente terrestre. El caso es que fue durante la caída del meteorito Tunguska que el gran inventor estadounidense Nikola Tesla (1856-1943) probó un cierto resonador de ondas en la asombrosa torre Wondercliffe, que, con la ayuda de "ondas estacionarias del éter eléctrico mundial", se suponía que transmitía energía por todo el planeta.
Las leyendas urbanas cuentan cómo un plasmoide colosal brilló sobre Podkamennaya Tunguska, colapsando instantáneamente en un mini-agujero negro. Este proceso provocó un huracán de energía, registrado como un milagro de Tunguska.
También hay una versión de esta hipótesis, en la que el propio meteorito de Tunguska era precisamente un agujero negro en miniatura que penetraba nuestro planeta a gran velocidad.
¿Cuán plausibles son las conclusiones de los físicos teóricos? ¿Existen realmente túneles de gusanos en el espacio-tiempo, o es sólo una especie de "fantasía física y matemática"? Y la pregunta más importante: ¿es posible proponer experimentos reales para crear agujeros de gusano subespaciales artificiales que conduzcan al espacio de otras dimensiones?
¿Es el LHC una máquina del fin del mundo o un generador de microcollapsar?
Los cálculos muestran que los agujeros negros microscópicos pueden surgir en experimentos con aceleradores de partículas, como el conocido Gran Colisionador de Hadrones (LHC) lanzado en el CERN.
El principio del LHC es teóricamente bastante simple: imagina un tubo en el que dos cañones gigantes se disparan entre sí con proyectiles especiales, las partículas elementales que forman los átomos. Cuando estos proyectiles microscópicos se encuentran, se dispersan como fuegos artificiales de todo tipo de fragmentos, entre los que puede haber agujeros negros microscópicos.
Si los físicos del LHC descubren estos microobjetos, la sensación científica superará con creces el reciente descubrimiento de la "partícula divina": el bosón de Higgs.
Algunos científicos creen que los micro-colapsores son objetos muy peligrosos que pueden provocar un desastre planetario. El lanzamiento del LHC estuvo acompañado de protestas, y un grupo de físicos incluso demandó al CERN como una organización que pone a la humanidad en peligro de muerte.
Al final, las pasiones disminuyeron un poco, ya que los físicos demostraron claramente que en cada momento caen avalanchas de partículas cósmicas sobre la superficie de la tierra, superando con creces la energía de los productos de colisión en el LHC. Sin embargo, las corrientes de rayos cósmicos de energía ultra alta no representan ningún peligro y no generan agujeros negros microscópicos.
Por otro lado, los modelos informáticos muestran que si la Tierra fuera visitada por un miniagujero, inmediatamente caería al centro de nuestro planeta y comenzaría a girar alrededor de él, absorbiendo magma. Pero no importa cuán siniestro pueda parecer este proceso, tomará varios miles de millones de años para que se manifieste de alguna manera en la superficie. Entonces, es muy posible que hayamos estado viviendo con un agujero negro bajo nuestros pies durante mucho tiempo …
El futuro del universo y la vida en un agujero negro
No se sabe si la humanidad existirá en miles de millones de años, pero en la versión óptima, los astrónomos del futuro lejano podrán observar una Metagalaxia completamente diferente: el Universo visible. La mayoría de las estrellas se apagarán y las luminarias parecidas al sol se convertirán en enanas superdensas. Al mismo tiempo, las estrellas más masivas se convertirán en agujeros negros que son aún más pequeños y tienen un campo gravitacional tan fuerte que ni siquiera la luz puede superarlo.
Sin embargo, estos remanentes continuarán girando alrededor del centro galáctico con un período de aproximadamente 100 millones de años. Las colisiones entre los remanentes arrojarán a algunos de ellos fuera de la galaxia. El resto se asentará en órbitas más cercanas al centro y eventualmente se unirá para formar un agujero negro gigante en el centro de la Galaxia, que algún día se tragará toda la materia.
¿Qué será: el fin de la vida y la razón en nuestro Universo?
No nos apresuremos, porque algunas teorías modernas predicen que incluso en las terribles profundidades de los agujeros negros, pueden existir planetas enteros, girando indefinidamente alrededor de un punto central. Según cálculos preliminares, estos planetas pueden incluso iluminarse intensamente debido a los fotones atrapados desde el exterior en la trampa del agujero y girando junto con otros cuerpos en la misma órbita estable.
Solo queda por resolver la última pregunta: ¿puede existir vida en los planetas de un agujero negro? Según algunos teóricos, esto es posible. Además, huyendo de los cataclismos cósmicos, nuestra futura civilización altamente desarrollada puede encontrar un refugio real en las profundidades de un agujero negro supermasivo que ocupa el núcleo de la Vía Láctea.
Por supuesto, los colonizadores de agujeros negros tendrán que resolver una serie de tareas grandiosas, como contrarrestar las colosales fuerzas de las mareas y protegerse del flujo de radiación más fuerte. Sin embargo, desde el punto de vista de la evolución de la razón, una civilización que haya logrado penetrar en el agujero negro contará con tecnologías verdaderamente fabulosas que podrán resolver los problemas más fantásticos.
Quizás, dentro de unos pocos milenios, la civilización humana será completamente libre para abrir portales a otros mundos. En este caso, pueden surgir una variedad de opciones: agujeros de gusano entre partes distantes de nuestra galaxia, túneles subespaciales entre galaxias en el borde mismo del Universo, puentes entre el pasado y el futuro, agujeros de gusano a otros mundos.
Entonces, la humanidad del futuro no teme ninguna catástrofe cósmica y podrá viajar libremente a través de diferentes universos, eligiendo un hábitat favorable. Además, habiendo descubierto cómo nacen los universos y por qué tienen diferentes propiedades, la supercivilización puede comenzar a buscar los ya hechos a través de las gargantas de los agujeros negros y crear nuevos mundos, más adaptados para la vida y no susceptibles a todo tipo de cataclismos.
Entonces, ¿qué esconden los agujeros negros en sí mismos? ¿Un camino a otros mundos, energía ilimitada del futuro, el último aliento del Universo o la civilización de otros mundos?
Es posible que la actual generación de estudiantes y escolares conozca las respuestas a algunas de estas preguntas. Solo podemos esperar ese momento emocionante en el que los astrónomos finalmente podrán comenzar a estudiar directamente a los "candidatos para colapsos gravitacionales".
Oleg FAYG
