El estudio de los agujeros negros es la mayor parte de las veces un misterio y objeto de debate debido a que su existencia genera multitud de efectos que la Física difícilmente puede analizar. Para comprender como se forman estos astros conviene entender primero qué es la gravedad, su atributo principal.
Cualquier tipo de masa, por pequeña que sea produce una ‘abolladura’ en el espacio en el que se encuentra. Esta distorsión no es un efecto perceptible por el ojo humano. El resultado de tal efecto es la gravedad. Cuanta más masa tenga un objeto cualquiera más distorsionará el espacio a su alrededor. Los objetos se mueven en línea recta por el vacío donde no hay gravedad alguna que perturbe su trayectoria. Sin embargo, al pasar cerca de un objeto con mucha masa y peso, el camino recto por el que se mueve el objeto encontrará un “socavón” y su trayectoria se curvará y quedará encerrado en esa distorsión dando vueltas alrededor del objeto pesado que la ha generado. Así pues, las personas que estamos en la tierra estamos atadas a ella porque el espacio que el planeta distorsiona al estar donde está, no nos permite salir de él. La única manera de superar la fuerza gravitatoria de la tierra es moverse a una velocidad que permita vencer la atracción de ese espacio curvado. A este concepto se lo conoce como velocidad de escape.
Las estrellas, al igual que la tierra, son objetos creados por el aglutinamiento de materiales atraídos entre sí por la gravedad. Una estrella es una acumulación enorme de hidrógeno que genera helio en su núcleo mediante reacciones termonucleares. Los átomos de hidrógeno se mueven tan rápidamente que al chocar se fusionan creando helio y grandes cantidades de calor y radiación. Este proceso obliga a la estrella a expulsar toda esa energía hacia el exterior, característica que se compensa con la propia gravedad de la estrella que la empuja hacia adentro. La estrella al ser tan masiva tiende a contraerse a sí misma e intenta caerse sobre su propio cuerpo. Gracias a este sistema, la estrella se mantiene en equilibrio y puede existir. Cuando el combustible de una estrella se acaba no queda ninguna fuerza que pueda frenar la gravedad del astro y este comienza a encogerse por efecto de su propio peso. Si las estrellas que llegan a este punto son como nuestro sol o menos masivas, el principio de exclusión de los átomos obligará a estos a hacer tope a la gravedad dejando un cuerpo muy pequeño y denso conocido como enana blanca. Se dice entonces que esa estrella no ha pasado su Límite de Chandrashekhar. Este límite establece en 1,5 veces el peso de nuestro sol para las estrellas que se encogerán sin control. En tal caso la estrella continúa contrayéndose en un proceso sin control hasta alcanzar un tamaño subatómico, creando una singularidad.
La singularidad es un cuerpo de densidad infinita que encierra en un punto de volumen cero cuerpos mayores que el sol. Esta condición curva el espacio alrededor de la singularidad de tal manera que la gravedad resultante adquiere también un valor infinito. La distorsión en ese rincón del espacio sería más similar a un pozo que a un leve socavón. Esto significa que incluso un rayo de luz que pase cerca de un agujero negro no será capaz de viajar en línea recta, sino que esta vez en vez de desviarse se perderá en el hueco creado por la singularidad. El corazón de un agujero negro tiende a ser infinitamente pequeño por el círculo vicioso de la gravedad, lo que varía es el campo de acción del astro. Este campo marca el lugar a partir del cual nada que lo cruce podrá escapar de la gravedad del cuerpo celeste ya que la velocidad de escape necesaria para vencerlo supera la velocidad de la luz (300.000 km/s). Este radio se llama horizonte de los sucesos porque ningún evento que tenga lugar dentro de ese radio podrá afectar jamás a lo que se encuentre fuera de él ya que nunca podrá escapar del agujero. Un símil muy visual para explicar este astro vendría a ser el de una perla dentro de su caparazón, donde la perla sería la singularidad, es decir, la masa de la estrella, y el caparazón el manto de no retorno que la envuelve. El hecho de que la luz no pueda ser reflejada en estos cuerpos significa que son invisibles, sin embargo, es posible detectarlos por los efectos gravitatorios que ejercen alrededor de los astros que tienen cerca. En términos generales son enormes sumideros de lo que nada puede salir.
Lo curioso viene cuando se analizan los efectos que estos cuerpos provocan en el espacio que los rodea. El tiempo junto con el espacio forman parte de la misma estructura, el espacio-tiempo. Esta simbiosis implica que el tiempo se ve afectado por la misma gravedad que afecta al espacio, pero de manera distinta. La dimensión temporal fluye más lentamente cuanta más gravedad hay. Se trata de una extensión del efecto de la gravedad, al igual que la deformación espacial se traduce en atracción entre cuerpos, en la dimensión temporal se traduce en una ralentización de los sucesos. Así pues un gemelo que quedase atrapado dentro de un agujero negro viviría sus 80 años de media, mientras que su gemelo de fuera lo vería envejecer a un ritmo muy lento. El reloj interno de cada uno seguiría intacto, pero el tiempo de referencia para cada uno dejaría de ser el mismo.
En la singularidad todas las dimensiones se reducen a la nada, las tres espaciales y la temporal, dando como resultado el final del tiempo mismo. Este punto toma su nombre de la imposibilidad de la Física por comprender lo que pasa en él. Todas las leyes de la ciencia dejan de funcionar en este espacio aislado del resto del universo y por eso se lo llama singularidad.
Referencias:
Gravedad: https://es.wikipedia.org/wiki/Gravedad
Espacio tiempo: https://es.wikipedia.org/wiki/Espacio-tiempo
Tiempo: https://es.wikipedia.org/wiki/Tiempo
Horizonte de sucesos: https://es.wikipedia.org/wiki/Horizonte_de_sucesos
Singularidad: https://es.wikipedia.org/wiki/Singularidad_gravitacional
LimiteChandraseshar:
https://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADmite_de_Chandrasekhar
