lunes, 29 de noviembre de 2010

¿Nos van a devorar los agujeros negros?

Estaba esta mañana escuchando el podcast de la Buhardilla cuando surgió un tema de agujeros negros y si se iban a comer la galaxia o no. Otras veces les suelo mandar y correo (y lo leen y todo) pero mira, aprovechando que hoy no sabía muy bien lo que escribir, pues voy a hablar un poquito de agujeros negros y de paso mato dos pájaros de un tiro: escribo algo en el blog y respondo a una duda de los amigos de la Buhardilla que por cierto, tienen un podcast de ciencia muy divertido a la par que instructivo (vale, no son Punset pero todo llegará)

Lo primero que hay que decir de ellos es que son lo que se llaman una singularidad del espacio tiempo. Es un punto dónde todas los modelos se van al garete. Se trata de una región del espacio en las que el espacio.tiempo se hunde en un pozo del que nada, ni siquiera la luz puede escapar (aunque luego explicaré que no es del todo así) La fuerza de la gravedad es tal que deforma el espacio y el tiempo. Si nos cayéramos en un agujero negro, aparte de otras cosas muy desagradables como la espaguetización  también notaríamos que el tiempo se alarga hasta detenerse.

Nebulosa del Anillo. Fuente: Wikipedia
Y no podemos preguntar ... estas cosas ¿cómo se originan? pues los agujeros negros tienen su origen, al igual que casi todo lo que te rodea, en las estrellas (no hay que olvidar que en el fondo no somos más que polvo de estrellas) Las estrellas son unos gigantes hornos termonucleares que compensan la atracción de la gravedad por la presión del combustible que se quema en su interior (por cierto, cuando en la Tierra provocamos una llama similar se le conoce por bomba de hidrógeno) dado el tamaño de las estrellas todo es combustible tarda mucho tiempo en quemarse, varía según el tipo y la masa de la estrella pero es del orden de miles de millones de años. Tengamos en cuenta que una estrella tipo enana amarilla como el Sol tiene cera para arder unos 5.000 millones de años y ya lleva ardiendo otro tanto y que el Sol es algo más del 98% de toda la materia del Sistema Solar con lo que te puedes imaginar si se tarda en quemar eso. Cuando se acaba el combustible, una estrella pequeñita como el Sol colapsará y lanzará sus capas más exteriores formando lo que se conoce como una nebulosa planetaria (anda que no son bonitas ni nada las jodías) y los materiales más pesados caen hacia el centro de la estrella, volviéndose cada vez más densos (no olvidemos que el Sol, aunque es muy masivo solo tiene el 25% de la densidad de la Tierra) ¿hasta dónde cae? pues en el caso del Sol caerá hasta que la presión de los electrones degenerados (no ese tipo de degeneración que te piensas) sea capaz de contener la gravedad. En este caso la estrella se convierte en una pacífica enana blanca que se va a estar enfriando por eones. 

En el caso de que la estrella tenga más masa (hasta unas 9-10 veces la masa del Sol, , sobrepasando el límite de Chandrasekhar) la cosa cambia un poco y ya no acaba en enana blanca. La presión de los electrones no es suficiente para contener la gravedad y por cosas de la cuántica, los electrones y protones se convierten en neutrones con lo que ahora tenemos una estrella de neutrones o lo que es lo mismo, una esfera de entre 10-20 kms de radio (al revés de lo que se pudiera pensar, cuanta más masa, menor radio) formada por una coraza de hierro de un par de kms que envuelve una sopa de neutrones. La masa total de esta esfera (del tamaño de una ciudad) es unas dos veces la del sol (Para que se quejen los de Hong-Kong de que viven apretados) Estos cuerpos obviamente no se pueden ver con un telescopio, pero se pueden observar sus efectos gravitatorios e incluso mejor, emiten unas poderosas emisiones electromagnéticas con un periodo regular que puede ir de pocos segundos a fracciones de los mismos. Son tan regulares que cuando se localizó el primer púlsar se pensó que se había hecho un contacto con una civilización extraterrestre.

Si la estrella es todavía más masiva es posible crear un cuerpo más extraño aún: la estrella de quark y si es aún más masiva el colapso rompe el espacio tiempo y forma un agujero negro. Dado que estos agujeros no permiten escapar la luz hay que buscarlos por los efectos en otros cuerpos, por ejemplo cuando una estrella baila alrededor de algo dónde no hay nada.

La cuestión es ahora ¿se van a comer los agujeros negros el universo? Pues la respuesta es bastante tranquilizadora: NO ¿la razón? es muy simple. Hemos de recordar que un agujero negro es una estrella que se ha colapsado, es decir, el agujero negro tiene como mucho la masa de la estrella (en realidad mucho menos porque las capas exterior se han ido y la estrella ha expulsado mucha materia a lo largo de su vida)  con lo que el agujero negro tendría como mucho el mismo efecto gravitatorio que su antecesora, pero con un radio mucho menor. En una estrella como el Sol, si se convirtiera mañana mismo en un agujero negro conservando toda su masa, tendría su horizonte de sucesos unos tres kms más allá del centro de gravedad, es decir, el diámetro del sol pasaría de 1,4 millones de kms a 6. Mercurio seguiría orbitando tan tranquilo y sin que le molesten. Eso si, haría un poco más de fresco.

Como hemos visto, los agujeros negros son masa supercompacta que ha roto el tejido del espacio tiempo y actualmente se nos escapa lo que hay más allá del horizonte de sucesos. Pero dado que la materia y la energía son la misma cosa (la materia es energía concentrada) cabe la posibilidad de que en el LHC se generen micro agujeros negros ¿se comerían estos la Tierra? Tampoco y por la misma razón que un agujero negro tampoco se comería el Sistema Solar. La materia está en su mayor parte vacía. Un agujero negro de escala subatómica tendría un tamaño mucho menos que el núcleo de un átomo por lo que la posibilidad de entrar en contacto con más materia es muy remota. Además, hemos de tener en cuenta la radiación de Hawking que son pares de partículas-antipartículas generadas a partir del vacío (se están generando continuamente) en un espacio tiempo normal esas partículas roban la energía del  vacío y al aniquilarse entre sí devuelven toda esa energía pero en los alrededores del horizonte de sucesos, una partícula se precipita y hacia el agujero negro y la otra escapa, es decir, el agujero negro no es tan negro como parece, algo emite. Esas emisiones son suficiente para evaporar (por llamarlo de alguna manera) el microagujero negro.

Espero que todo este rollo tranquilice a los amigos de la Buhardilla respecto a los agujeros negros.

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