Una vez que un objeto entra en un agujero negro, ya no puede salir de él. No importa cuánta energía tenga, nunca podrá moverse más rápido que la velocidad de la luz y cruzar el horizonte de eventos desde adentro. Pero, ¿qué pasa si intentas engañar a esta pequeña regla y sumerges un objeto diminuto en el horizonte de eventos, atándolo a uno más masivo que puede salir del horizonte? ¿Es posible sacar algo de un agujero negro de alguna manera? Las leyes de la física son estrictas, pero deben responder a la pregunta, ¿es posible o no? Ethan Siegel de Medium.com sugiere que lo averigüemos.
Un agujero negro no es solo una singularidad superdensa y supermasiva en la que el espacio se curva tanto que todo lo que entra ya no puede salir. Aunque lo que solemos pensar es un agujero negro, para ser exactos, una región del espacio alrededor de estos objetos de la que no puede escapar ninguna forma de materia o energía, y ni siquiera la luz misma. Esto no es tan exótico como podría pensarse. Si tomas el Sol tal como está y lo aprietas en un radio de varios kilómetros, obtienes casi un agujero negro. Y aunque nuestro Sol no se ve amenazado por tal transición, hay estrellas en el Universo que dejan atrás estos misteriosos objetos.
Las estrellas más masivas del universo (estrellas de veinte, cuarenta, cien o incluso 260 masas solares) son los objetos más azules, calientes y brillantes. También queman combustible nuclear en sus profundidades más rápido que otras estrellas: en uno o dos millones de años en lugar de muchos miles de millones, como el Sol. Cuando estos núcleos internos se quedan sin combustible nuclear, se convierten en rehenes de las fuerzas gravitacionales más poderosas: tan poderosas que en ausencia sin la increíble presión de fusión nuclear a la que se oponen, simplemente colapsan. En el mejor de los casos, los núcleos y los electrones obtienen tanta energía que se fusionan en una masa de neuronas conectadas entre sí. Si este núcleo es más masivo que unos pocos soles, estos neutrones serán lo suficientemente densos y masivos como para colapsar en un agujero negro.
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Entonces, recuerde, la masa mínima de un agujero negro es de varias masas solares. Los agujeros negros pueden crecer a partir de masas mucho más grandes, fusionándose, devorando materia y energía y filtrándose en los centros de las galaxias. Se encontró un objeto en el centro de la Vía Láctea que tiene cuatro millones de veces la masa del Sol. Se pueden identificar estrellas individuales en su órbita, pero no se emite luz de ninguna longitud de onda.
Otras galaxias tienen agujeros negros aún más masivos, cuyas masas son miles de veces más grandes que las nuestras, y no existe un límite superior teórico para su altura. Pero hay dos propiedades interesantes de los agujeros negros que pueden llevarnos a la respuesta a la pregunta que nos planteamos al principio: ¿es posible tirar de algo "con una correa"? La primera propiedad se relaciona con lo que le sucede al espacio a medida que crece el agujero negro. El principio de un agujero negro es tal que ningún objeto puede escapar de su atracción gravitacional en la región del espacio, sin importar cuán acelerado sea, incluso moviéndose a la velocidad de la luz. El límite entre donde un objeto puede salir del agujero negro y donde no puede se llama horizonte de sucesos. Todo agujero negro lo tiene.
Sorprendentemente, la curvatura del espacio es mucho menor en el horizonte de sucesos cerca de los agujeros negros más masivos y aumenta en los menos masivos. Piense en esto: si estuviera "parado" en el horizonte de sucesos con el pie derecho en el borde y la cabeza hacia atrás a 1,6 metros de la singularidad, la fuerza estiraría su cuerpo, un proceso llamado espaguetificación. Si este agujero negro fuera el mismo que en el centro de nuestra galaxia, la fuerza de tracción sería solo el 0,1% de la fuerza gravitacional en la Tierra, mientras que si la Tierra misma se convirtiera en un agujero negro y estuvieras parado sobre él, la fuerza de tracción sería 1020. veces la gravedad de la tierra.
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Si estas fuerzas de tracción son pequeñas en el borde del horizonte de eventos, no serán mucho más grandes dentro del horizonte de eventos, lo que significa que, dadas las fuerzas electromagnéticas que mantienen unidos los objetos sólidos, tal vez podamos hacer lo nuestro: sumergir el objeto en el horizonte de eventos y casi de inmediato. eliminar. ¿Puedes hacer esto? Para entenderlo, veamos lo que sucede en el límite mismo entre una estrella de neutrones y un agujero negro.
Imagina que tienes una bola de neutrones extremadamente densa, pero un fotón en su superficie aún puede escapar al espacio y no necesariamente regresar a una estrella de neutrones. Ahora coloquemos otra neurona en la superficie. De repente, el núcleo ya no puede resistir el colapso gravitacional. Pero en lugar de pensar en lo que está sucediendo en la superficie, pensemos en lo que está sucediendo dentro, donde se está formando el agujero negro. Imagine un único neutrón formado por quarks y gluones, e imagine cómo los gluones necesitan moverse de un quark a otro en un neutrón para que se produzca el intercambio de fuerzas.
Ahora uno de estos quarks está más cerca de la singularidad en el centro del agujero negro y el otro está más lejos. Para que se produzca el intercambio de fuerzas, y para que el neutrón sea estable, el gluón en un momento determinado debe pasar del quark cercano al lejano. Pero esto es imposible incluso a la velocidad de la luz (y los gluones no tienen masa). Todas las geodésicas nulas, o la trayectoria de un objeto que se mueve a la velocidad de la luz, darán como resultado una singularidad en el centro del agujero negro. Además, nunca irán más lejos de la singularidad del agujero negro que en el momento de la expulsión. Es por eso que el neutrón dentro del horizonte de eventos del agujero negro debe colapsar y convertirse en parte de la singularidad en el centro.
Así que volvamos al ejemplo del arnés: tomó una pequeña masa, la ató a un recipiente más grande; el barco está fuera del horizonte de sucesos y la masa está sumergida. Cuando cualquier partícula cruza el horizonte de sucesos, no puede dejarlo de nuevo, ni una partícula, ni siquiera la luz. Pero los fotones y gluones siguen siendo las mismas partículas que necesitamos para intercambiar fuerzas entre partículas que están fuera del horizonte de eventos, y tampoco pueden ir a ninguna parte.
Esto no significa necesariamente que el cable se rompa; más bien, la singularidad arrastrará a todo el barco. Por supuesto, las fuerzas de las mareas bajo ciertas condiciones no lo destrozarán, pero el logro de la singularidad será inevitable. La increíble gravedad y el hecho de que todas las partículas de todas las masas, energías y velocidades no tendrán más remedio que viajar a la singularidad, eso es lo que sucederá.
Por lo tanto, desafortunadamente, aún no han encontrado una salida del agujero negro después de cruzar el horizonte de eventos. Puede reducir las pérdidas y cortar lo que ya está adentro, o mantenerse en contacto y ahogarse. La elección depende de ti.
Ilya Khel
