Agujeros de gusano

Empecemos recordando que un agujero negro es un lugar donde la gravedad es tan intensa que la velocidad necesaria para escapar de ella es mayor que la velocidad de la luz. Laplace, en el siglo XVIII, sugirió que podrían existir objetos con estas características; pero en el siglo XX, Einstein modificó las ideas vigentes acerca de la gravitación y, en consecuencia, de la descripción de los agujeros negros. Forma parte de nuestra vida cotidiana el hecho de que todo lo que tiramos hacia arriba vuelve a caer. Y todos sabemos que esto se debe a la atracción gravitatoria de la Tierra. Imaginemos que tiramos una pelota hacia arriba. Cuanto más fuerte lo hagamos, más rápido se aleja de nuestra mano y más alto llega antes de volver a caer.

Pero si la tiramos lo suficientemente fuerte, si le damos una velocidad inicial cada vez mayor, llegará un momento en el que no volverá. La atracción gravitatoria no podrá hacerla regresar. La velocidad mínima que debe tener la pelota para escapar de la atracción de la Tierra se llama velocidad de escape, y es de unos 11,2 km/seg (un poco más de 40.000 km/h) sobre la superficie de la Tierra. Si le damos a la pelota una velocidad igual o mayor que la velocidad de escape, la enviaremos al espacio y no volverá a caer. La velocidad de escape depende de la masa de la Tierra y de su tamaño. Si imaginamos un planeta muy masivo y muy pequeño, con mucha materia concentrada en un pequeño volumen, la atracción gravitatoria aumenta y entonces la velocidad de escape se hace mayor. Habrá que lanzar las pelotas más fuerte que en la Tierra para que puedan escapar. En algunos casos, será necesaria una velocidad mayor a 300.000 km/seg. Esta es la velocidad de la luz, la mayor velocidad que se puede alcanzar segúnla teoría de la relatividad especial de Einstein. En esta situación nada puede escapar ya que nada puede viajar más rápido que la luz. Este objeto que no permite que nada escape de él es un agujero negro. El tamaño del agujero negro depende de su masa. Un agujero negro con la masa del Sol tendrá un radio de 3 km (mientras que el Sol tiene unos 700.000 kilómetros de radio); si la masa es la de la Tierra, el agujero negro tendrá un radio de 1 cm (en lugar de los 6370 km del radio terrestre); nuestro radio de agujero negro (es decir, un agujero negro con la masa de un ser humano) es más pequeño que cualquier distancia de las que podemos medir actualmente. Como la luz no puede escapar de un agujero negro es imposible ver a este directamente. Pero hay muchos indicios de que realmente existen. Los agujeros negros se pueden formar en procesos astrofísicos. Algunas estrellas muy masivas terminan sus días colapsando en agujeros negros. Cuando una estrella terminó de quemar su combustible nuclear, las fuerzas gravitatorias superan la presión de la radiación y no se puede evitar el colapso. La estrella finalmente se contrae hasta que se transforma en un agujero negro. La masa de estas estrellas y de los agujeros negros que resultan al final de su evolución es de unos pocos soles (entre 5 y 100 masas solares) y el tamaño del agujero negro es de unos 10 km de radio. Hay agujeros negros con masas intermedias, entre 500 y 1000 masas solares, que han sido descubiertos recientemente. Y, finalmente, también hay evidenciasde agujeros negros en el centro de algunas galaxias que son mucho más masivos, con masas miles de millones de veces la masa del Sol y tamaños del orden del sistema solar (radios de aproximadamente 3 x 109 km). En nuestra galaxia parece haber evidencias, por radiación X, de un agujero negro en el centro con una masa de 2,6 millones de soles. ¿En qué forma se los detecta? En principio podríamos verlos por el modo en que deflectan la luz, por un efecto conocido como lente gravitacional. La luz se curva al pasar cerca de un objeto muy masivo y en consecuencia se forman imágenes múltiples del objeto que está detrás del agujero negro. En la práctica, estos agujeros negros están rodeados por el gas de un disco de acreción. Este gas se calienta de un modo característico y los astrónomos ven la radiación que viene de ese gas caliente. Los agujeros negros son objetos muy interesantes en astrofísica. Pero no vamos a tratar ese aspecto en este artículo. Vamos a considerar cómo los agujeros negros permiten investigar cuestiones de principio de la física fundamental; cómo se manifiesta en los agujeros negros la contradicción entre la mecánica cuántica y la relatividad general que mencionamos al comienzo.
Mas Informacion.