Han pasado varias semanas desde que empezaron a suceder cosas extrañas en el cielo nocturno. Tú, como muchos otros, sigues activamente las noticias. Habla el presidente, está apoyado por astrofísicos, geólogos y climatólogos. Está nervioso, pero, rindiendo homenaje a la tradición, divide las noticias en "malas" y "buenas". La buena noticia: no estamos muertos, el planeta no ha sido destruido, no ha sido arrastrado al espacio y hecho girar en una rueda de gravedad. Los malos son "cambios climáticos muy interesantes". Intentar sobrevivir junto a un agujero negro es como huir del Titanic, por la muerte fría en el océano.
Antes de buscar el estuche de la alarma o empezar a volverse loco: no temas, esto es solo un experimento mental. Los agujeros negros son uno de los fenómenos más espantosos del universo. Su tremendo peso dobla el espacio y el tiempo, y nuestra comprensión de su naturaleza, hasta el límite, hasta un punto. Los agujeros negros supermasivos acechan en los núcleos de las galaxias, tragándose millones, miles de millones de estrellas.
¿Qué pasará si nace o se descubre un agujero negro cerca de nuestro sistema solar?
Como ocurre con la mayoría de las preguntas hipotéticas, el diablo está en las pequeñas cosas. ¿Qué cerca? ¿De donde? ¿Qué es la masa?
norte
Cabe señalar de inmediato que nuestro sol nunca se convertirá en un agujero negro. Esto requiere una masa del orden de magnitud mayor que la del sol: 10-15 veces. Entonces habrá un colapso gravitacional, bajo la influencia de la gravedad, la materia literalmente colapsa en un punto. Un fenómeno similar está en el corazón de las bombas de hidrógeno y en la teoría de la fusión termonuclear fría, a menos que la gravedad juegue un papel diferente. Además, otras estrellas de galaxias vecinas no son adecuadas para el papel de potenciales agujeros negros. La mayoría de ellas son enanas rojas y tienen una masa del 8 al 60% de nuestro Sol.
Quedan dos opciones: o un agujero negro aparece espontáneamente en nuestra vecindad, o viene de la nada. Pero el primero, a pesar de protestar contra la investigación en el Gran Colisionador de Hadrones, es imposible (explicaremos por qué más adelante).
En cuanto al segundo, los astrónomos y astrofísicos han confirmado la existencia de unos 2.000 agujeros negros errantes, pero las posibilidades de que uno de ellos nos alcance son cercanas a cero. Y como señaló el escritor Douglas Adams:
“El cosmos es genial. Simplemente no puedes darte cuenta de lo increíble y alucinante que es. Quiero decir, puede parecer un largo camino hasta la farmacia, pero según los estándares del espacio, estas son semillas.
Video promocional:
Esto significa que la probabilidad de tal evento es demasiado interesante para no considerarlo más de cerca.
Influencia de los agujeros negros en el espacio y el tiempo
Si miras un agujero negro desde la distancia, se verá como cualquier otro objeto masivo. Mientras esté justo frente a usted, obedece las leyes de la mecánica clásica y la ley de la gravedad universal de Newton, que establece que la atracción entre dos objetos es proporcional a su masa y disminuye al aumentar la distancia. En otras palabras, no hay diferencia gravitacional entre R136a1, una enana "azul" que pesa 265 soles, y un agujero negro del mismo peso.
Acércate al agujero negro para entrar en su campo gravitacional y te enfrentarás a dos conjuntos de reglas diferentes. La teoría de la relatividad general de Einstein, que permite a los agujeros negros doblar el espacio y el tiempo, y la gravedad extrema, que lleva esta curvatura al extremo.
Si desea explorar un agujero negro sin salir de una nave espacial, encontrará que cuanto más se acerque al centro de masa masiva, más se esforzarán sus motores para mantenerlo en una órbita circular. Al principio, pequeños impulsos del cohete lo estabilizarán; pero cuanto más avance, más energía tendrá que gastar para no salirse de órbita. Como resultado, solo el funcionamiento ininterrumpido de los motores cohete lo separará de la nada que lo consume todo.
En cuanto te quedes sin combustible (o te vuelves loco y apagas los motores), cruzarás el horizonte de sucesos del agujero negro, la frontera por la que ni siquiera la luz puede regresar. Después de eso, tendrás que responder por todos tus pecados. Nada detendrá el inexorable movimiento hacia la singularidad, el núcleo del espacio y el tiempo infinitamente comprimidos, donde la física, tal como la conocemos, se enrosca en una bola y gime.
El tiempo se ralentizará a medida que avance. Mucho. Desde tu punto de vista, nada cambiará, pero tus amigos que vean tu truco verán como un relámpago borroso. Pero solo hasta el horizonte de eventos: la luz no va más allá, lo que significa que nadie puede verte. Crimen perfecto, ¿no?
Las deformaciones del tiempo gravitacional son bastante comunes, pero demasiado débiles para ser notadas. En la Tierra, por ejemplo, habiendo vivido mil millones de años al nivel del mar, serás un segundo más joven que tu compañero que vivió en la cima del Everest. Dicen que el tiempo le tiene miedo a las pirámides, pero hay que pasar demasiado tiempo apoyando la mejilla contra ella para sentir la ralentización del tiempo en París.
El tiempo gira en un agujero negro. Cuando decimos que caer en una singularidad no se puede evitar, no solo significa la acción inexorable de la gravedad o la distorsión del espacio. El tiempo en un agujero negro se reduce hasta el punto de que el camino hacia la singularidad se convierte literalmente en tu futuro. Escapar de la singularidad será como intentar detener el tiempo.
¿Quieres saber qué pasará en nuestro sistema solar si logra meterse en tal vorágine de fuerzas? Sigue leyendo.
Día del juicio
Supongamos que un agujero negro está atrapado en un sistema binario que abraza una estrella que está a punto de convertirse en supernova. De repente sucede, el gigante gravitacional dispara en nuestra dirección a una velocidad de decenas y cientos de kilómetros por segundo. ¿Cómo sabemos esto?
La respuesta es simple: no lo sabremos hasta que choque con algo, ya que la gravedad masiva de los agujeros negros ni siquiera libera luz. Entonces, en lugar de intentar encontrar pimienta negra en una alfombra negra, veamos algunas formas que nos ayudarán a identificar directamente un agujero negro.
Primero, la materia desgarrada por el agujero negro emitirá radiación a medida que gira el disco de acreción. El espacio alrededor brillará como un collar de linternas de Año Nuevo que lleva un gato (extraña fantasía, pero que así sea).
norte
En segundo lugar, la distorsión del espacio alrededor de los agujeros negros puede detectarse mediante métodos terrestres. Esta es la lente gravitacional predicha por la teoría general de la relatividad de Einstein. El efecto se manifiesta cerca de objetos masivos y está registrado por los astrónomos.
Pero incluso en condiciones ideales, encontrar un agujero negro de esta manera será más difícil que encontrar pulgas en un perro manchado por la noche con binoculares. Con parche en el ojo. Para una lente gravitacional exitosa, un agujero negro debe pasar entre nosotros y la estrella. Y después de eso todavía tenemos que tener suerte.
Además, un agujero negro puede hacerse sentir si interactúa gravitacionalmente con objetos celestes como planetas, estrellas, asteroides y cometas, lo que nuevamente nos lleva a la pregunta clave: ¿qué tan cerca estará ubicado nuestro hipotético agujero negro, ubicado en el vecindario?
Por supuesto, cuanto más cerca, más peligroso. A medida que se acercan las órbitas de los planetas y las lunas, bailarán salsa como un gorrión atrapado en una telaraña, arrastrando órbitas torcidas e interrumpiendo el orden que han estado tratando de armar desde la época de Nicolás Copérnico.
Aquí en la Tierra, el flujo y reflujo y el color del cielo cambiarían. Si la gravedad, como ordena Zhirinovsky, mueve la órbita del planeta más lejos del Sol, lo acerca, lo hace más elíptico, en el mejor de los casos sufriremos cambios de temperatura y rarezas con las estaciones. En el peor de los casos (aparte de convertirse en parte de un agujero negro), la Tierra puede caer al Sol o emprender un largo viaje a las profundidades del espacio, condenándonos a todos a una muerte fría.
El famoso astrofísico Neil de Grasse Tyson expresó una vez de manera sucinta los problemas que surgirían si un "invitado negro" comienza cerca:
"Si visitamos un agujero negro, el sistema solar tendrá un mal día".
Bueno, no cambiemos de un pie a otro frente al horizonte de eventos y buceemos por fin.
Contacto: buenas y malas noticias
Hay una palabra de seis letras en ruso que describiría mejor lo que nos espera. Simplemente llamémoslo fatalidad. Los científicos aprendieron a dividir por cero y terminamos en un agujero negro. Incluso Bruce Willis con una valiente tripulación de trabajadores petroleros, especialmente capacitados en Chelyabinsk, no nos habría salvado.
Si apareciera un agujero negro en las cercanías de Neptuno, lo sentiríamos de inmediato. Los científicos conocen tan bien la órbita de Neptuno que incluso pueden detectar una desviación de 1 segundo de arco (una unidad de medida angular). Un agujero negro ordinario con una masa de diez soles, volando a una velocidad de 300 km / s, emitiría otra décima de año luz.
Y aquí está la última buena noticia: un agujero negro de este tamaño nos dará al menos 100 años para completar nuestros asuntos terrenales. Quizás un peligro de esta magnitud acabará con todas las guerras terrenales o iniciará una global. Quizás la humanidad tenga tiempo para destruirse a sí misma, tan pronto como sepa que en cien años, todo, kaput. No importa todavía. Si el agujero se mueve más lentamente, el tiempo de espera fatal se multiplicará por diez. Y luego debería haber tiempo suficiente para construir un arca o recoger una maleta planetaria con cosas.
A medida que se acerca a Neptuno, la muerte negra saca de órbita al gigante gaseoso. El planeta comienza a comportarse de manera extraña: a medida que se aleja de nosotros, se produce un corrimiento al rojo: la longitud de onda de su radiación, incluida la luz, entra en el espectro rojo. Tan pronto como Neptuno está detrás del agujero negro, la lente gravitacional pasa sobre la esfera negra y fluye a su alrededor. Cuando el planeta aparece de nuevo, ya frente a nosotros, sus colores experimentan un cambio al azul: la longitud de onda llega a este extremo del espectro.
El desplazamiento rojo y azul, por regla general, es una consecuencia de la eliminación o el acercamiento de un objeto estelar en relación con nosotros. Parece el efecto Doppler durante un viaje en ambulancia cerca de nosotros.
Al mismo tiempo, a medida que el agujero negro "se come" al planeta, el gas se arremolinará en una espiral gravitacional, como el azúcar durante la creación del algodón de azúcar. Desde nuestro punto de vista, la espiral siempre entrará en el horizonte de eventos. Pero la luz emitida por la muerte de Neptuno se reflejará desde el agujero negro en el negativo, como la corona solar durante un eclipse.
Cuanto más cerca esté el agujero negro de la Tierra, más se manifestará el efecto de distorsión que lo rodea, como en un espejo curvo. Todos los telescopios solo verán el vacío en el centro del agujero negro.
Si nuestra muerte negra es un agujero negro supermasivo, la historia ya terminará: su horizonte de eventos será cinco veces más grande que el sistema solar. Pero esto es aburrido. Veamos cómo se ve uno de estos monstruos desde dentro.
Fin del mundo, oa través del espejo
Subes por la madriguera del conejo sabiendo que tu relación con él será muy breve. Esperamos tener tiempo para al menos evaluar el interior del agujero negro. Afortunadamente para nosotros, pero desafortunadamente para el sistema solar, este agujero negro es supermasivo. Cambiamos las reglas, pero si no lo hiciéramos, habría terminado por alguna razón.
En un pequeño agujero negro, digamos con una masa de 30 soles, las fuerzas de marea causadas por un aumento de la gravedad nos destrozarían mucho antes de que alcanzáramos el horizonte de eventos. Pero la gravedad ronda el millón de Tierras. Para disfrutar de la victoria, después de todo, hemos llegado al horizonte de eventos, no tendremos ni 0.0001 segundos.
En un agujero negro supermasivo con una masa de 5 millones de soles, como el que se encuentra en el centro de nuestra galaxia, nos espera una experiencia muy diferente. Cualquier agujero negro que haya absorbido una masa de más de 30 mil soles tiene fuerzas de marea con una gravedad menor que una Tierra en el horizonte de eventos. Tendremos 16 segundos para mirar alrededor (y cambiar las reglas del juego) antes de llegar al punto de singularidad. Cuanto más masa, más tiempo.
Atravesar el horizonte de sucesos es como quedarse dormido o enamorarse: es difícil determinar un punto de partida para cuándo sucederá esto, pero luego tu sentido de la realidad será completamente diferente. En un agujero negro, verá estrellas (la luz entra, pero no al revés), pero el espacio a su alrededor se parecerá a una pompa de jabón.
Bueno, después de que seas aplastado hasta la nada, te encontrarás en un punto de curvatura infinita, donde el tiempo y el espacio que conocemos llegan a su fin.
Ilya Khel
