Un agujero negro en el mantel de mi abuelita

La ciencia no es una vasta enciclopedia, es una pequeña llama de razón avanzando a través de enormes campos de ignorancia.
Robert Kirshner —Ex presidente de la Sociedad Astronómica Americana.

¿Cómo ven el siguiente enunciado de mi Newton posmoderno? “Un agujero negro es una región del espacio-tiempo de la que no puede escapar nada debido a la gran fuerza de gravedad. Incluso la luz viaja demasiado lento para escapar; por lo tanto, la región no emite ninguna radiación y se ve negra. Sin embargo, el principio de incertidumbre de la mecánica quántica permite que escapen partículas y radiación de un agujero negro”. —Stephen Hawking.

¡Má, pus este! Y ahora, ¿cómo le entiendo a mi Tarzán intelectual?

¿Cómo haremos los desposeídos que vivimos en la región 4 de la comprensión? ¿Llegaremos a entender los huérfanos de abstracción espacial qué demonios es un agujero negro? ¿Estaremos condenados a poner cara de What, cada vez que sale el tema en una reunión?

El otro día me satisfizo mucho poder responder a la cuestión con gran rapidez: dije que no sabía —Twain dixit—. Porque, la verdad, cada que mencionan que existe un objeto estelar masivo, atrayente, exótico y peculiar, que no deja escapar nada ni a nadie sin que se lo meriende cual piraña que ama en cuaresma, de inmediato pienso en Ninel Conde, vaya usted a saber porqué.

Me angustio, porque me imagino que no debe ser muy común entender el concepto, ya qué, según se dice, de cada diez mil personas sólo una está de algún modo relacionada con la astronomía —Rees dixit— , por lo que llego a suponer, de manera prejuiciosa, que la elocuencia necesaria para poder dar una pequeña vislumbre del tema debe ser similar a la que se requiere para qué sin usar las manos, describir a Pamela Anderson. De manera que no prometo nada. Sin gestos me quedo mudo.

¿Qué tan complicado puede ser un agujero?

Digo, hacer un agujero en el patio de mi casa es relativamente fácil. Sólo necesito cuatro cosas: muchas ganas, un pico, una pala y el permiso de mi mujer. No necesariamente en ese orden. Pero un agujero, y negro, en el espacio ¿cómo se hace? Mi intuición me dice que en el espacio no hay por dónde; me gritan los sentidos que hay vacío.

Sin embargo, el presidente de la Royal Society y Astrónomo Real, Martin Rees, confecciona una floritura que si no amara la forma en que escribe, me parecería pedante: “Aun siendo tan peculiares y contrarios a la intuición, los agujeros negros son en realidad más sencillos de describir que cualquier otro objeto celeste”. ¡Uf, qué alivio, oh, sí! (Rees 60)

Einstein tiene la culpa. Los agujeros negros viven en una región del espacio-tiempo.

Tiempo y espacio son modos mediante los que pensamos y no condiciones en las que vivimos. —Albert Einstein

La Teoría de la Relatividad va en contra de nuestra intuición. Es desconcertante y chocante para nuestros sentidos; De hecho, por vivir tan pendiente de ellos llegamos a ser sus prisioneros y víctimas. Es más, vivimos encantados sabiéndonos por ellos secuestrados al punto de experimentar el síndrome de Estocolmo. —si no fuera así, Freud no se habría hecho famoso.

Por ejemplo, dígale a alguien que existen 300,000 millones de estrellas en la Galaxia y le creerá; pero coméntele que una banca acaba de ser pintada, y la tocará para ver si es verdad.

“La teoría de la relatividad general fue una ruptura conceptual, especialmente notable porque en lugar de surgir como consecuencia de un experimento o una observación específica, nació de la profunda intuición de Einstein.” (Rees 54)

Pero bueno, un día, Einstein, en unos de sus escapismos sale con la novedad —hace casi cien años— de que el tiempo forma parte del espacio; —¡Me lleva, si apenas comprendo que el espacio está vacío!— Pero en realidad (?), según Einstein, el tiempo es variable y cambia constantemente. Hasta tiene forma. Es una especie de membrana que envuelve a los objetos masivos y no.

El tiempo está vinculado —«inextricablemente interconectado», según la expresión de Stephen Hawking— con las tres dimensiones del espacio, en una curiosa dimensión conocida como espacio tiempo (Bryson 127).

Ante la presencia de objetos muy masivos, la teoría de Einstein predecía, entonces, la posible existencia de los hoyos negros. Pero la comunidad científica no se la tragaba toda. Pero, el caballero inglés, el entonces astrónomo real, sir Arthur Eddington se había enamorado de la nueva teoría y pensaba dedicarse a demostrarla. —Pero esa es otra historia—

Un agujero negro en el mantel de mi abuelita. —A capella, no apto para circunspectos—

¿Te acuerdas de la mesa de la abuela? Esa mesa grande con un mantel de tela con cuadritos rojos y blancos; Bien, según la abuela, para que no se ensuciara el mantel bonito, colocaba encima otro mantel de plástico, grueso y transparente para que los nietos no ensuciaran el de adeveras.

Imaginen a cuatro traviesos nietos, uno en cada esquina del mantel, jalándolo hacia ellos. Un quinto nieto llega con la bola de boliche del abuelo para colocarla, por decir, al centro del mantel. Se trata el jueguito de que la bola no se vaya hacia ninguno de ellos. — habiendo malheridos, el menos descalabrado, ganaba.

Cuando los chamacos se ponen quietos, la bola como que se hunde, hace una comba en el mantel, una hondonada debido a su peso. Esto pasa en dos dimensiones. ¿Cómo es en cuatro? Pues más o menos como hace el Sol en el mantel cósmico. Su presencia giratoria hace que ese mantel, que ahora llamaremos espacio-tiempo, produzca una distorsión, una curva, una hondonada. —Si, ya sé, es una analogía muy ranchera, pero no tengo otra para gente como yo.

Todo objeto que tiene masa crea una pequeña depresión en el tejido del cosmos.

La gravedad desde ese punto de vista es más un resultado que una cosa «no una “fuerza”, sino un subproducto del pandeo del espacio tiempo» «En cierto modo, la gravedad no existe; lo que mueve los planetas y las estrellas es la deformación del espacio tiempo» —en palabras del físico Michio Kaku.

Ahora, ¿te imaginas una estrella supermasiva, colapsada, la tremenda distorsión que haría en esta especie de membrana cósmica? Pues haría un hoyo negro, ¿no?; negro, porque incluso la luz viaja demasiado lento para escapar. Y hoyo, porque lo que cae ahí no puede salir. Sin embargo, el principio de incertidumbre de la mecánica quántica permite que escapen partículas y radiación de un agujero negro. —Hawking.

John wheeler y su invento del término Hoyo Negro.

Había, allá por los finales de los años sesenta, un físico llamado John Wheeler, uno de los últimos alumnos que tuvo Einstein y que enseñaba de manera muy particular complejos términos físicos con ilustraciones y ejemplos para que los jóvenes pudiesen usar la imaginación; pues bien, este hombre tuvo la ocurrencia de inventar el término Hoyo Negro. —También se aventó esa del agujero de gusano—

¿Quieren recordar cómo se le ocurrió? Sucede que las estrellas explotan —bueno, algunas… de hecho, muy pocas — Vamos, a éstas se les acaba el combustible, y se caen. Imaginen un globo aerostático, como el de Viaje alrededor del mundo con 80 tías. Si el combustible se le acaba, ¿se queda allá arriba? No, se apachurra y cae por su propio peso. —Puristas, no convulsionen, plis.

Pues bien, a ese fenómeno en las estrellas, los físicos contemporáneos de Wheeler le llamaron “Objeto colapsado completamente de manera gravitacional”, de manera que cada vez, en cada reunión, coffe break, plática informal, conferencia, exposición, charla de sobremesa, o visita al baño, que hablaban del tema debían de repetir “Objeto colapsado completamente de manera gravitacional”.

Wheeler ya estaba hasta el Keke, harto de estar pomposamente diciendo “Objeto colapsado completamente de manera gravitacional”, de manera que se le ocurrió en una reunión, sobre física espacial en Nueva York, en 1969, decir:—¿saben qué? Esta roña se va a llamar ahora Hoyo Negro y le cae al que se raje. No, pues así, todos estuvieron de acuerdo.

“Las cosas cambiaron de manera decisiva cuando John Wheeler inventó el término. No fue el primer término; se habían usado otros, sin que se aceptaran. La magia se da cuando algo se acepta. Todos lo adoptaron y entonces todo mundo supo que se estaba hablando de lo mismo.” — Brando Carter.

— Oye Wheeler, pero si el Hoyo es Negro, ¿cómo verlo?

Eso le preguntaban a cada rato y aquí es donde el físico explica de manera que los perplejos como yo le pudiesen entender.

—Mira, decía: ¿alguna vez han estado en un baile? ¿Alguna vez han visto allí a los hombres vestidos con smoking negro y a las chicas con vestidos blancos girando sostenidas por los brazos de ellos, con las luces casi apagadas? No se puede dejar de ver a las chicas. Bueno, la chica es una estrella común y el muchacho es el agujero negro. No se ve un agujero más de lo que se puede ver al hombre bailador. Pero la chica que sigue girando proporciona evidencia convincente de que debe de haber algo que la mantiene en órbita. (Hawking 86)

¿A qué hora empiezan a hacerse los hoyos negros?

Vayamos por partes, dijo Jack el destripador.

Se aparece un hindú llamado Subrahmanyan Chandrasekhar? Chandrasekhar es por cierto, un nombre muy apropiado para un astrónomo. Chandra significa “Luna” en sánscrito.

Chandra, para los amigos, era un muchachito hindú que tenía un tío famoso que había ganado un premio Nóbel; era un nerd que de chamaco había devorado los escritos de Einstein y de sir Arthur Eddington y que además, poseía una poderosa y superior habilidad matemática. Después de doctorarse en Cambridge, llega a la universidad de Chicago a trabajar. Allí conoció a muchos famosos como a George Gamow y a Carl Sagan, quién lo presentó con la crema y nata de la aristocracia científica.

Carl Sagan no se asomaba mucho al telescopio, —lo suyo, lo suyo, era el charm—pero organizaba unas tertulias muy sabrosas, que eran la envidia de los formales y serios compañeros del campus universitario. En esas reuniones siempre participaba una celebridad de algún campo de la ciencia y Chandrasekhar no fue la excepción.

Pero los invitados de Sagan no soportaban las soporíferas cátedras de matemáticas del hindú pues estaba, en ese aspecto, muy por encima de la comunidad.

Chandra, a mitad de sus exposiciones, entraba en una especie de trance hipnótico durante varios minutos, sin hablar, imaginando la danza de las ecuaciones como en una sinfonía en la que él era el director. —Los demás, salían corriendo a buscar un francotirador.

Chandrasekhar estaba interesado, partiendo de los escritos de Eddington, en la constitución interna de las estrellas. Eddington sostenía que las estrellas acababan sus vidas transformadas en objetos pequeños del tamaño de la Tierra y conocidos como enanas blancas tras agotar sus fuentes de energía. Chandrasekhar incluyó en sus cálculos efectos de tipo cuántico y relativistas concluyendo que tan sólo las estrellas de baja masa podían terminar sus vidas tal y como Eddington había planteado.

Sus cálculos más elaborados mostraban que para estrellas de masa superior a 1,4 la masa de nuestro propio Sol las estrellas, en ausencia de una fuente interna de calor, se colapsarían por debajo del tamaño terrestre. Este límite se conoce como límite de Chandrasekhar. Sus descubrimientos apuntaban a la formación de estrellas de neutrones y agujeros negros. —wikipedia

La formación de los hoyos negros

Lo que importa es el tamaño. –Atentamente, King Kong y Godzilla (Lonnie dixit)

Siendo muy simple y pidiendo perdón por informal, toda estrella que explota, es candidata a convertirse en un agujero negro. Bueno, pero no todas las estrellas explotan ¿he?

Las estrellas son esferas de gas en que la presión hacia el exterior debida al gas caliente que contienen equilibra la fuerza hacia el interior debida a la gravedad. —(Kirshner 38) Las estrellas como nuestro Sol debido a su menor masa no explotan y son candidatas a convertirse, primero, en gigantes rojas, luego en enanas blancas, mismas que no explotarán, sino que durarán miles de años enfriándose. Peeeeero, no todas las estrellas terminan como nuestro Sol.

Si la enana blanca está cerca del límite de Chandra y contiene casi 1,5 veces más masa que el Sol ¿qué pasaría si se le añade gas desde afuera? Supongamos que nuestra amiga recibe una ayudadita cortesía de una estrella compañera, la enana blanca tomará prestado, subirá de peso, se angustiará, pelará los ojos y explotará formando una supernova.

También aquellas estrellas que desde su nacimiento estén bastante pasaditas de peso, algo así como el equivalente a 10 soles o más, están en peligro inminente de tronar. Cuando sus núcleos se compacten con elementos pesados, tarde o temprano alcanzarán cierto límite —el límite de Chandrasekhar— y explotarán, su núcleo convertido en una estrella de neutrones. Si no contentas con eso, las estrellas acumularon en su núcleo tres veces más masa que la que tiene el Sol, entonces agarran el fast track y se convierten en hoyos negros.

Fábrica de hoyos negros

Ahora, todo lo que puede ser contado cuenta; pero no todo lo que cuenta, puede ser contado. —Albert Einstein

Ahora resulta que ya andan buscando cómo fabricar (mini) hoyos negros caseros. Así es, mis buscadores de objetos exóticos. Deseando crear condiciones adecuadas para colisionar partículas subatómicas a velocidades lumínicas, se diseñó un túnel de 27 kilómetros de largo y a cien metros bajo tierra donde se intentará dar origen a mini hoyos negros al examinar los residuos de dichas colisiones; se intentará en el más grande acelerador de partículas, un portento de tecnología llamado Gran Colisionador de Hadrones —dije hadrones— (Large Hadron Collider –LHC) del Consejo Europeo de Investigación Nuclear, CERN.

Claro que dichos mini hoyos serán casi efímeros, inestables y perturbadoramente incomprensibles —por ahora—, pero así son los físicos, que quiere usted. Me acordé de una frase que en broma dice que si apesta es química, si se retuerce es biología, si no se entiende es matemáticas y si no funciona, es física.

Yo, por lo pronto, ya experimenté antes que el Gran Colisionador, que un agujero negro es un hoyito que se traga sistemas planetarios, allá en el ancho cosmos infinito y aquí se traga todo mi salario…(un agujero negro en el bolsillo) —Virulo.

Ya basta de ensalada.

Si quieren carnita, lean el artículo de Lonnie Pacheco sobre el tema de los agujeros negros en http://www.astronomos.org/articulistas/Lonnie/Hoyos_Negros.htm

También pueden oír a Virulo “Un agujero negro en el bolsillo”, en mp3.

Saludos desde esta parcela que ya desaparece porque acaba de caer en un hoyo negro.
El Perplejo Sideral.