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El Secreto

Agujeros negros azabache (I)

Muchas son las ideas que circulan sobre los agujeros negros. Algunas son correctas, otras simples dudas, pero también hay falsas creencias. He aquí varias de ellas explicadas en forma de preguntas y respuestas.

Pregunta 1. ¿Cómo es posible que la luz no pueda salir de un agujero negro?

Si queremos que un proyectil abandone un astro (un planeta, por ejemplo), debemos lanzarlo con una velocidad superior a un valor cierto, llamada velocidad de escape, que depende de la masa del astro y de la distancia a su centro del punto desde el que disparemos el proyectil.

Necesitamos mayor velocidad de escape conforme aumenta la masa del astro. Así, la velocidad de escape de la Tierra al nivel del mar es de 11,2 km/segundo (unos 40.246 km/h), la de Júpiter es de 59,5 km/s y la del Sol llega hasta los 617,5 km/s (nada menos que 2.223.000 km/h). 

Si nos alejamos del centro, precisamos de una velocidad de escape menor. En nuestro planeta, para un proyectil a 80 km de altitud (el límite de la atmósfera), la velocidad solo disminuye a 11,1 km/s; pero si lo lanzamos desde distancia de la órbita de la Luna (384.400 km), la velocidad de escape terrestre decrece hasta 1,4 km/s.

¿Pero qué ocurre si la distancia disminuye? Si la masa de la Tierra estuviera concentrada en una esfera de 1.000 km (en vez de los 6.378 de su radio ecuatorial) la velocidad de escape aumentaría a 28,2 km/s, y si concentráramos su masa en solo un kilómetro de radio, sería de 892,8 km/s (calculados sin considerar efectos relativistas). Esto con una masa pequeña, imagina cómo sería si hiciéramos los cálculos con la masa del Sol…

Los agujeros negros son acumulaciones de materia tan densas (mucha masa en muy poco radio), que la velocidad de escape supera a la velocidad de la luz (300.000 km/s), por lo que la luz puede salir de allí.

Y como nada puede ir más rápido que la luz, nada puede salir del agujero negro, un pozo del que no se puede regresar.

(Respecto de cómo queda atrapada la luz, ver El Secreto, noviembre de 2015, La luz no es atraída por la gravedad). 

Pregunta 2. ¿Cómo es la superficie de un agujero negro?

La Teoría General de la Relatividad nos dice que en presencia cercana de grandes masas el tiempo se dilata; por esta razón la velocidad crece, ya que un cuerpo recorre “la misma distancia” en menos tiempo (pues este pasa más despacio). El resultado es un efecto agigantador sobre la velocidad de escape.

Resolviendo las ecuaciones de Einstein, se puede calcular la distancia al centro del agujero negro en la que la velocidad de escape es exactamente la de la luz; más cerca del centro sería imprescindible una velocidad de escape mayor que la velocidad de la luz para abandonar el agujero negro.

Esta distancia se llama Radio de Schwarzschild, por el físico judío alemán Karl Schwarzschild (1873-1916), astrónomo y pionero de la mecánica cuántica. Dedujo este radio al encontrar la primera solución exacta a las ecuaciones de la Relatividad General, ¡solo un mes después de la publicación del artículo de Einstein!, durante su convalecencia en un hospital del frente ruso de la Primera Guerra Mundial. Falleció de una enfermedad rara solo 5 meses después.

La superficie de la esfera en la que se cumple esta condición (la velocidad de escape es igual a la de la luz) se denomina horizonte de sucesos. Esta superficie se suele considerar como la del agujero negro; pero en realidad es una superficie matemática, no material, que define una frontera de la que nada puede escapar, ni siquiera la luz, por lo que no podemos saber qué sucede en su interior, de ahí su nombre.

En el próximo artículo tendremos más preguntas y respuestas sobre estos misteriosos objetos más negros que el azabache.

 

 

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