Si busca "agujero negro" en Internet, al menos uno de los mejores resultados afirmará decirle qué podría pasar si una persona cayera en uno.
Pero para ahorrarle mucho tiempo y una lectura infructuosa, la respuesta breve, honesta pero quizás menos emocionante es que nadie lo sabe realmente. No te preocupes. Los científicos tienen algunas ideas bien fundadas, aunque alucinantes, sobre lo que podría estar sucediendo. Sin embargo, para comprenderlos, primero debe comprender algunos conceptos básicos sobre los agujeros negros.
¿Qué son los agujeros negros y qué los hace tan extraños?
Agarra un objeto pequeño, como un lápiz, cerca de ti. ¿Entendido? Felicitaciones, acabas de ganar una batalla contra toda la atracción gravitacional del planeta Tierra. "La fuerza gravitacional, de todas las fuerzas de la naturaleza, es la más débil", dice el astrónomo y astrofísico de la NASA. Roopesh Ojha.
Por débil que sea, la gravedad gobierna todo el universo. Si arrojas el bolígrafo que acabas de agarrar al aire, volverá a caer bastante rápido. Pero hay lugares en el Universo donde este tirón es casi infinitamente más fuerte que en la Tierra, tan poderoso que ni siquiera la luz puede escapar de ellos: conoce los agujeros negros. Estos objetos espaciales son extremadamente densos, donde la fuerza gravitacional es tan fuerte que absolutamente nada puede resistir su atracción.
"De niño, así es como entendí los agujeros negros: son objetos cuya gravedad es tan fuerte que si te acercas lo suficiente, no hay un cohete que pueda sacarte", dice Ojha.
¿Qué sucede si me acerco demasiado a un agujero negro?
En este momento, la Tierra está presionando un poco más en cualquier parte de su cuerpo que esté más cerca del suelo. No puedes sentir ni ver los efectos de esa atracción, llamada fuerza de marea, porque, en relación con el tamaño del universo, la Tierra no es tan grande. Entonces, la fuerza de la gravedad a cambio no es tan fuerte.
Pero dado que los agujeros negros son mucho más masivos, la fuerza de marea allí es mucho más fuerte que en la Tierra. "Si eres un astronauta que cae hacia un agujero negro con los pies primero", explica Ojha, "el tirón de tus pies es mucho más fuerte que el tirón de tu cabeza, por lo que en la dirección en la que estás cayendo, te estiras (por el fuerzas de marea). ”El término astrofísico muy real para este proceso es bastante sencillo: la espaguetización.
Después de la espaguetización, todo lo que ingresó al agujero negro (estrellas, polvo, planetas o astronautas desafortunados) ha cruzado una barrera invisible llamada horizonte de eventos, o el punto de no retorno. Más allá de eso, solo podemos llegar a conjeturas educadas de lo que sucedería.
Misterios del agujero negro
Más allá del horizonte de eventos existe lo que se conoce como singularidad: un punto infinitamente denso donde el espacio y el tiempo se deforman y dejan de existir tal como los conocemos. Son regiones muy pequeñas en el espacio-tiempo donde se concentra una cantidad casi infinita de masa. En esas condiciones, las ecuaciones que Einstein creó para la gravedad se descomponen, dice Avi Loeb
Los objetos como la singularidad se explican por la mecánica cuántica. El problema es que el comportamiento de las partículas en la mecánica cuántica es extremadamente diferente del comportamiento de los objetos en la teoría de la relatividad general de Einstein. Entonces, el interior de un agujero negro es una contradicción: un lugar donde la gravedad es extremadamente fuerte, pero al mismo tiempo solo se puede entender a través de la mecánica cuántica. Los científicos han estado buscando la "teoría de todo" durante un siglo. En palabras de Ojha, "los agujeros negros son una representación de las preguntas más importantes en Física en este momento".
La mayoría de las hipótesis actuales, innumerables, de acuerdo con Daniel Jafferis, profesor de gravedad cuántica en Harvard, son matemáticamente posibles. Pero eso no significa que todas esas soluciones realmente estén sucediendo. Así que recuerda: todo lo que leas más allá de este punto es posible pero no necesariamente cierto.
Si entro en un agujero negro, ¿es realmente mi fin?
En su forma física actual, sí. Sin embargo, en un sentido más profundo, tal vez no. Gracias a Stephen Hawking, sabemos que los agujeros negros emiten radiación, lo que hace que se encojan lentamente hasta que desaparezcan.
Pero si los agujeros negros finalmente desaparecen, violan un principio de la mecánica cuántica, que es que la información, lo que diferencia las partículas de un astronauta de las de una estrella, nunca desaparece. Si los agujeros negros finalmente desaparecen, ¿a dónde va la información que engullieron durante miles de millones de años de existencia?
Daniel Jafferis y algunos otros creen que la información se escapa a través de lo que se conoce como radiación de Hawking. Cerca del horizonte de eventos (ese punto invisible de no retorno después de la spaghettificación), las cosas se mueven extremadamente rápido y las temperaturas y los niveles de radiación son altos. Allí, la masa se descompone en su estado más fundamental: partículas cuánticas. Estas partículas existen solo en pares, están "enredadas" a nivel cuántico.
Una solución a la paradoja de la información es que incluso si una partícula del par cae en el agujero negro, el otro par puede escapar y llevar la información al Universo.
Según esta teoría, si un desafortunado astronauta ingresó a un agujero negro, parte de su información cuántica finalmente se expulsa en forma de radiación de Hawking. Cada una de esas pequeñas partículas está fuertemente enredada, en el nivel cuántico, con la parte de la información que no pudo escapar del agujero negro.
Jafferis explica el concepto con una hoguera y un libro. Imagina que quemas un libro. Ya no puede leer la información en las páginas, pero la información existe de otra forma: se ha convertido en cenizas y humo esparcidos por la Tierra y el cielo. Pero aún existe.
"Esta es una solución muy elegante", dice Ojha de la NASA, "pero aún no sabemos si es verdad". Si lo es, contradiría las teorías de Einstein, que postulan que nada, incluso una pequeña partícula cuántica con información, puede escapar de la atracción gravitacional de un agujero negro.
¿Qué otras ideas existen para explicar lo que puede suceder en un agujero negro?
Algunos científicos piensan que la realidad tridimensional que todos conocemos no es la única forma en que el Universo almacena información. Según su teoría, si algo cae en un agujero negro, puede deformarse en la singularidad (donde el espacio y el tiempo se vuelven inestables) y permanecer dentro del horizonte de eventos como radiación. Desde esta perspectiva, el horizonte de eventos de un agujero negro es en realidad una concha, un plano bidimensional del Universo que almacena información que aparentemente es 3D.
Los científicos usan la analogía de un holograma para explicar esto: los hologramas son una representación 3D de información que solo existe en dos dimensiones. Y, a mayor escala, esta teoría podría significar que podría no haber un "interior" de nada: en otras palabras, todo el universo podría ser un holograma.
Ese es un concepto alucinante, pero incluso hay otros más extraños.
Otra teoría dice que al final de cada agujero negro podría haber un agujero blanco, un lugar al que nunca podría entrar, solo salir. En un agujero blanco, el tiempo correría hacia atrás, y la masa no sería masa, sería exactamente lo contrario. Es un lugar donde los huevos pueden romperse, algo que los científicos nunca han visto en ninguna parte del Universo, pero que, en teoría, podría suceder.
Para algunos, tanto la teoría de los agujeros blancos como el principio holográfico violan algunas de las ideas centrales de Einstein, un problema compartido por otras soluciones a los agujeros negros, como los agujeros de gusano.
"El problema es que si continúas usando las ecuaciones de relatividad general allí, bueno, básicamente terminas violando esas ecuaciones", dice Ojha.
Entonces, ¿alguna vez resolveremos esto?
Los astrofísicos tienden a reírse cuando se les hace esta pregunta, señalando que es posible que nunca lo sepamos, o que puede llevar mucho tiempo. Avi Loeb de Harvard respondió de esta manera: "No hemos podido, en cien años, unificar la mecánica cuántica y la gravedad. Entonces, extrapolando hacia el futuro, creo que tomaría cientos de años, al menos ”.