Después de algunas semanas de publicar notas sobre temas un poco bizarros es para mi siempre un placer volver sobre la Astrofísica y su siempre activa actualidad. Esta semana le llegó el turno a los Agujeros Negros (¿no dizque no iba a hablar más de temas bizarros?) y de la posibilidad de que estas entidades físicas cuya existencia ha sido larga e intensamente debatida además de desesperadamente buscadas a través de la observación, sencillamente no existan.Hace un par de días recibí de un amigo, Alvaro Cano, una nota que él encontró en el boletín de noticias que publica la revista Science (http://sciencenow.sciencemag.org). No se exactamente cuál fue la motivación que llevó a Alvaro a ponerme en contacto con esa interesante nota (que en breve comentaré) pero supongo que fue porque de nuevo proviene del equipo del Doctor Lawrence M. Krauss, aquel carismático cosmólogo autor (con sus colaboradores) de algunos de los más originales trabajos en cosmología, astrofísica y física teórica y sobre uno de los cuales publicamos hace un par de semanas una nota en este blog (El Universo Futuro: ¿ignorante o esteril?).
Las nuevas ideas que publica el profesor Krauss y sus colaboradores, como siempre, son sorprendentes (aunque muy discutidas todavía en la comunidad científica): los agujeros negros podrían sencillamente no existir. O por lo menos no todos los que creemos (se salvarían los agujeros negros microscópicos que se hipotetiza podrían haberse formado en las primeras etapas del Universo.)
La razón para esta afirmación se resume fácilmente (mucho más difícil me será explicarlo): durante el proceso de colapso sin freno que sufre la materia que formará el agujero negro (por ejemplo el núcleo de una estrella en colapso), la masa-energía de esa materia literalmente se “evaporaría” antes de atravesar el denominado “horizonte de eventos” , el límite dentro del cuál ya no hay reversa y que define la naturaleza misma del agujero. La materia encontraría entonces una manera de escapar antes de ser sepultada y el agujero negro nunca se formaría.
Esta es la increíble conclusión a la que llegan Tanmay Vachaspati, Dejan Stojkovic y Lawrence M. Krauss en un artículo escrito originalmente en septiembre de 2006 y recientemente aceptado para publicación en Physical Review D. ¿Cómo lo logran?: (como decimos por estos lados) con mucho cuidado!
La primera consideración que hacen los autores de este original trabajo es la de describir el colapso colocándose en los pantalones de un observador que esta muy lejos del objeto (que llamaremos aquí el observador A por su posición “Apática” frente al fenómeno). Esta es una posición bastante apropiada porque es precisamente la que tendrían TODOS los observadores con una capacidad para comunicarle algo a los demás (si estas muy cerca al agujero negro entonces puede que los cables de noticias que envíes a tus compañeros en la Tierra nunca lleguen!). ¿Qué hay de novedoso en esto? Normalmente la formación de un agujero negro o el destino de la materia que cae “dentro” de él se hace desde la perspectiva de un observador que cae libremente hacia el agujero (observador que denotaremos aquí S de “Suicida”). El problema es que lo que perciben esos dos observadores es fundamentalmente diferente de acuerdo a los preceptos de la Teoría de la Relatividad. El observador S (pobrecito!), además de experimentar un efecto de marea aplastante, cae sin mayores inconvenientes hacia el agujero negro e incluso cuando atraviesa la temible barrera de no retorno del horizonte de eventos no siente absolutamente nada. Sus relojes cronometran un tiempo finito (muy corto realmente) entre el momento en que se lanza al agujero y el instante final en el que perece en la “singularidad” central. El observador A percibiría la muerte de su colega de una manera muy diferente. Al acercarse al horizonte de eventos el reloj del suicida (según la percepción del observador A) se aletargaría y sus “tics” se harían cada vez menos frecuentes un efecto que es conocido como dilatación del tiempo gravitacional. Entre más cerca se encuentra el suicida del horizonte de eventos más lento funcionaría su reloj (según lo percibe el observador A). Teóricamente en el horizonte de eventos mismo los relojes del suicida y el suicida mismo se detendrían para siempre. De esa manera para el observador lejano el suicida caería como en cámara lenta hacia el horizonte de eventos y desde su punto de vista nunca atravesaría esa barrera. Pero lo mismo que le pasa al observador suicida le pasa a toda la materia que se precipita en el agujero negro. Desde un punto de vista exterior y muy lejano todas las cosas que caen o alguna vez han caído en el agujero se verán congeladas en el acto a muy poca distancia sobre el horizonte de eventos. Pero este que algunos llaman el “efecto membrana” no es novedoso para quienes estudian estos curiosos sistemas astrofísicos. De cualquier modo, muy a pesar de lo que percibamos en el exterior, en la “realidad” todos los cuerpos lanzados al agujero negro habrán efectivamente traspasado la barrera del horizonte y se habrán perdido para siempre en su interior.
La novedad descubierta por Krauss et al. es que en ese proceso de muy lenta caída hacia el agujero, la materia podría empezar a radiar naturalmente su masa-energía antes de acercarse a una distancia peligrosa del horizonte de eventos. Es como si desde un automóvil que descendiera sin control por una ladera hacia un desfiladero sus ocupantes empezaran a lanzar el contenido del automóvil hacia fuera para salvar esas cosas del inevitable destino. Para algunos sin embargo esto no es nuevo. Es bien sabido que antes de caer a un agujero negro la materia (que puede ser una estrella que paso peligrosamente cerca y fue destruida o la envoltura de una compañera gigante) “chilla” sin control antes de ser engullida definitivamente. Al caer es aplastada y calentada y emite abundante luz que puede ser detectada desde la lejanía. Esta es precisamente la manera como los Astrofísicos creen tener ahora evidencia de la existencia de estos objetos astrofísicos. Sin embargo la radiación a la que se refiere el trabajo de Krauss es de otro tipo. Esta relacionada con el tipo de radiación que Hawking habría predicho se produciría en el vacío circundante al agujero negro. Esta radiación denominada radiación de Hawking (todavía no observada) podría hacer a los agujeros negros criaturas mortales: según Hawking después de muchos eones un agujero negro terminaría emitiendo tanta radiación desde el vacío circundante que su masa-energía se reduciría a prácticamente nada. Se dice que los agujeros negros se evaporan.
Pero en el trabajo de Krauss et al. la radiación “erosiva” sería emitida incluso antes de que se formará el agujero negro. Con esto no habría chance de que la materia en colapso “armara” un objeto de este tipo. El proceso de pre evaporación emitiendo radiación pre-Hawking, como la han llamado los autores, ocurriría en un tiempo finito (no calculado en su trabajo) y haría por tanto inviable la existencia de los agujeros negros. Bueno, excepto aquellos que se formaran por razones distintas al colapso gravitacional que como las brujas nadie cree en ellos, pero que existen, existen!
Con todo esto la naturaleza parecería estar dotada de los mecanismos para que no existieran rarezas como los agujeros negros que tragan información sin control y la hacen desaparecer definitivamente. Usando la misma terminología que los expertos en la materia usan, existe algo así como una “censura cósmica” para que nazcan objetos tan bizarros como ellos
Jorge Zuluaga
Medellín – Colombia
P.S. Como todo en la ciencia, el trabajo de Krauss et al. es apenas el principio del que será seguramente un debate muy interesante (otro más!) sobre la formación y existencia de los agujeros negros. Siendo la filosofía de este blog la de no repetir los innumerables errores de la (pseudo) prensa científica criolla, el autor de estas líneas reconoce que lo escrito tiene un carácter eminentemente temporal, aunque no deja de ser interesante que estando lejos del quehacer de los teóricos, podamos conocer su juego parcial. Una recomendación final: lean el artículo original, aunque sea el resumen, la introducción y las conclusiones. De nuevo es mucho mejor recibir la información de primera mano que hacerla por terceros (léase el que escribe estas líneas)
Imagen: De la página de Joshua Edward Barnes http://www.ifa.hawaii.edu/~barnes/ast110_06/bhaq/Black_Hole_Milkyway.jpg
Para saber más:
La nota original en Science Now http://sciencenow.sciencemag.org/cgi/content/full/2007/621/1
La misma noticia publicada por Physorg.com http://www.physorg.com/news101560368.html
El artículo sobre agujeros negros en Wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/Black_holes
La fuente original:
El preprint del artículo original publicado por Krauss et al. http://arxiv.org/abs/gr-qc/0609024
