Historia de la Investigación Sobre los Agujeros Negros

Introducción

Hace casi un siglo, Albert Einstein ya sabía cómo era un agujero negro, así lo dijo en su famosa teoría de la relatividad, en la que estableció que es un objeto inmensamente grande capaz de deformar el espacio-tiempo, esto debido a su gran masa la cual hace que produzca un campo gravitacional enorme, un agujero negro deforma el espacio-tiempo similar a una pelota muy pesada sobre un colchón, causando una hendidura, por esta razón fue tan importante para la ciencia el avistamiento de imágenes de un agujero negro, lo cual confirma las teorías formuladas hace mucho tiempo por los científicos y se comprueba la veracidad de sus dichos y que tan acercados a la realidad están.

En los años 70, Hawking tomó como base los estudios de Einstein para lograr una descripción de la evolución de los agujeros negros desde la física cuántica, el cual afirmó que los agujeros no son negros completamente, en 1976, siguiendo los enunciados de la física cuántica, concluyó en su teoría de la radiación que los agujeros negros son capaces de emitir energía, perder materia e incluso desaparecer.

La ciencia ha desmentido diferentes mitos sobre los agujeros negros como, su absoluta oscuridad, todos tienen el mismo tamaño, nada puede salir de ellos después de ser atrapados o que si algo se acerca mucho a ellos su gravedad lo llevará hacia su centro, los cuales según la NASA todos son falsos.

Desarrollo

Anteriormente, no se habían podido obtener imágenes de los agujeros negros, por el hecho de que las sombras de los anillos de estos son muy dificiles de ver debido a que los telescopios disponibles no eran lo suficientemente potentes y grandes para captarlos, además lo poco que se lograba capturar quedaba completamente borroso, quitando así la capacidad de hacerlos visibles de los astrónomos y astrólogos interesados en este estudio.

Cuando se realizó la primera fotografía de un agujero negro el pasado mes de abril se logró una gran meta y la ciencia se dio cuenta de que está en el camino correcto, y que el estudio durante tantos años ha valido la pena, investigaciones basadas gran parte en la teoría de la relatividad general de Einstein, ha ido en la línea correcta. El descubrimiento de esta fotografía tardó alrededor de los años, y en el mundo de la física y astronomía es considerada como uno de los 5 descubrimientos más importante de los últimos 30 años.

Esta fotografía es demasiado importante para el mundo científico, debido a que se logra captar un objeto a una distancia inmensa (Algunos científicos han dicho que tomar una foto a un agujero negro es como tomarle una foto a una naranja en la luna), ubicado en un lugar en la que la gravedad se ha debilitado al punto de permitir que la luz escape, y que además fue construida por imágenes de 8 diferentes telescopios ubicados en diferentes partes del mundo que aportaron ‘pequeñas piezas’ al resultado final.

Para el año 1783 se tenía la concepción de que la luz no podía ser atraída por ningún cuerpo por grande que fuera, debido a que esta no tenía masa, por esta razón los científicos de la época desecharon la idea de lo que actualmente llamamos agujero negro, ya que no creían que este cuerpo pudiera absorber la luz. Pero, cuando en 1915 Albert Einstein desarrolló la relatividad general, demostró que la luz si puede interactuar con la gravedad y que un cuerpo muy masivo podía ejercer atracción sobre los fotones, que son las partículas que componen la luz.

Robert Oppenheimer y dos de sus colaboradores demostraron en 1939 que una estrella con masa superior a 1,5 veces la masa del sol se colapsaría hasta reducirse a una singularidad, esto es, a un punto de volumen cero y densidad infinita. El término agujero negro fue establecido por el físico estadounidense John Wheeler en 1967 quien eligió este nombre como metáfora de la posibilidad de un colapso y la posterior desintegración de estrellas y planetas.

Aunque la historia de los agujeros negros tiene sus orígenes en los trabajos relacionados con física de Oppenheimer y sus colaboradores, durante algunos años predominaron los estudios meramente matemáticos, como los de Hawking. La idea física profunda era que debían representar objetos muy diferentes a cualquier otro tipo de estrella, aunque su origen estuviera ligado a ellas.

Surgirían cuando, después de agotar su combustible nuclear, una estrella muy grande comenzaría a contraerse irreversiblemente debido a la fuerza gravitacional. Así, llegaría un momento en el que se formaría una región, denominada horizonte, que únicamente dejaría entrar materia y radiación, sin permitir que saliera nada, ni siquiera luz (de ahí lo de negro): cuanto más grande es, más ven, y cuanto más ven, más crece. De acuerdo con la relatividad general, allí la materia que una vez compuso la estrella es comprimida y expulsada.

No siempre el colapso de una estrella termina en un agujero negro. En esa lucha entre las fuerzas nucleares y la fuerza gravitacional, el colapso puede pararse dando lugar a una estrella enana blanca o más allá a una estrella de neutrones. En ese proceso puede darse cuenta de la explosión de la estrella, expulsando el material externo y dando lugar a una nova o una supernova. 

Esta explosión estelar puede manifestarse de forma muy intensa, tanto es así que puede verse a simple vista como un punto de luz intensa en el cielo donde antes había una estrella con una intensidad lumínica menor Hawking dedicó toda su vida a investigar las leyes que gobiernan el universo por lo que muchos de sus trabajos giran en torno a los agujeros negros, según él y extremamente en lo anteriormente propuesto por Albert Einstein sobre dichos objetos en 1915, un agujero negro es una región del espacio con una cantidad de masa concentrada tan grande que no existe la posibilidad de que algún objeto cercano escape a su atracción gravitacional, los efectos cuánticos hacen que brillen como cuerpos calientes con una temperatura que es más baja cuanto más grande sea el agujero negro,haciendo que pierdan parte de su negritud. 

Este resultado fue completamente inesperado y mostró que existe una relación profunda entre la gravedad y la termodinámica, específicamente en la segunda ley, la de la entropía, que afirma que todo tiende al desorden, en este caso al frío. Los efectos cuánticos hacen que brillen como cuerpos calientes con una temperatura que es más baja cuanto más grande sea el agujero negro, haciendo que pierdan parte de su negritud. 

En 1976 Hawking concluyó que ni la luz puede escapar de estas regiones, pero que eran capaces de emitir energía y perder materia, en 2004 se refutó a sí mismo llegando a la conclusión de que los agujeros negros no lo absorben todo y que se abren y revelan información de lo que ha entrado, así mostrándonos que sucedió en el pasado y que se prevé para el futuro.

Hawking postula que, en lugar de horizontes de sucesos, lo cual significa atrapar para siempre la información, los agujeros negros poseen un horizonte aparente, es decir, muestran la información o la liberan por lo cual la materia y la energía quedan atrapadas solo temporalmente, ya que pueden emerger en forma de radiación. Esa radiación contiene toda la información original sobre lo que ha entrado en el agujero negro, pero dispuesta de una manera radicalmente diferente, lo que significa que se transforma siguiendo así la primera ley de la termodinámica, la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma.

Puesto que la información saliente está desordenada, según Hawking, no existe ningún medio práctico de reconstruir lo que ha entrado a partir de esa información. El desorden es atribuible a la entropía, que en ese sentido se podría comparar con el tiempo meteorológico en la Tierra. Según Hawking, no podemos reconstruir un objeto que ha caído en un agujero negro sobre la base de la información que escapa de su interior, del mismo modo que no podemos predecir el tiempo con más de unos días de antelación.

Conclusión

Teniendo en cuenta los aportes de científicos como Stephen Hawking se puede establecer que según sus teorías dentro de un agujero negro hay masa acumulada, energía y luz que contiene grandes cantidades de información, la cual no puede ser descifrada. Con base a los aportes de la NASA podemos ver que no todo lo que se nos enseñó acerca de los agujeros negros es cierto, por ejemplo, que nada de lo que entra puede salir, lo cual es falso, ya que lo que entra en ellos sale transformado en forma de radiación.

El gran avance logrado con la primera fotografía de un agujero negro, permite a los astrónomos y científicos sentir una gran satisfacción por el hecho de que todos los estudios realizados hasta ahora han valido la pena, además que se abren nuevas puertas a estudios de otros agujeros negros que se encuentra en nuestra vía láctea.