Recientemente se ha publicado un artículo[1] que clasifica todos los posibles objetos del universo desde las partículas elementales hasta el universo en su totalidad, y sugiere que el universo podría ser un agujero negro, ¡y nosotros estamos dentro! Entonces, parece que la vida dentro de un agujero negro no consiste únicamente en estar aplastados por la gravedad, sino que es más o menos como estar fuera del agujero negro, solo que no se puede salir. De hecho, la definición de agujero negro es una masa tan concentrada que su gravedad impide salir de ella incluso a la luz, que es lo más veloz que tenemos en el universo. Tal “objeto” se vería, mejor, no se vería, pues sería totalmente negro. Absorbe todo, pero no emite nada.
La idea no es nueva, otros autores lo mencionan. De hecho, tengo una anécdota de los comienzos de los años 80 que se refiere al mismo asunto. Os la cuento. Cuando estaba en la Facultad de Química de San Sebastián, compartía despacho con un joven físico teórico que estaba realizando una tesis titulada: Aproximación de movimiento rápido en relatividad general (El joven físico se ha jubilado hace poco como catedrático de Física Teórica)
En aquella época de juventud, todos teníamos curiosidad por todo. Una tarde, al acabar las clases (allí todos dábamos clases para vivir y poder hacer la tesis) me surgió una duda filosófica: Si, por definición, el universo es todo lo que hay, eso incluye la luz, que estará siempre formando parte de él. Ahora bien, si la luz no puede abandonar el universo, es que el universo es un agujero negro, pues esta es la definición de “agujero negro”. Se me ocurrió preguntar a mi colega. Éste, en vez de mandarme a paseo, se levantó y fue a la pizarra (entonces no había ordenadores personales, pero todos teníamos una pizarra en el despacho por si se nos ocurría alguna idea y para poder discutir con fórmulas si se terciaba). Hizo unos cálculos (no más de tres minutos, ya entonces era un buen físico) y sacó una conclusión: Si la densidad del universo es la densidad crítica, el radio del universo es precisamente el radio de Schwarzschild.
Y ¿qué es el radio de Schwarzschild? Pues el radio de Schwarzschild es el de un agujero negro de simetría esférica, sin carga eléctrica y estático (agujero negro de Schwarzschild, el más sencillo posible), y se corresponde con el radio aparente del horizonte de sucesos. Es decir que, en tal caso, el universo es, efectivamente, un agujero negro y no podemos ver nada más allá (claro que, según mi idea, no podríamos nunca pues más allá del universo no hay nada que ver).
Me quedé contento, viendo que la relatividad general no carece de sentido común. Claro que tendríamos que explicar qué es eso de la densidad crítica y por qué es razonable la condición. Pues vamos a ello.
El universo se expande como consecuencia del Big-Bang (Gran explosión), pero, al mismo tiempo, las estrellas y galaxias, las nebulosas, el polvo e incluso el hidrógeno interestelar y, cómo no, los agujeros negros, se traen entre sí por la gravitación. Entonces, dependiendo de cuánta masa (y energía, que son equivalentes, según E=mc2) haya en el universo pueden suceder tres cosas:
1) la masa es poca para frenar la velocidad del universo y éste se expande por siempre.
2) La masa es mucha y el universo se acaba frenando e, invirtiendo su marcha, se contrae hasta volver a colapsar en un espacio muy pequeño (un punto diría un físico teórico). Este proceso llevaría a lo que se llama un Big-Crunch (Gran crujido) final.
3) La densidad (masa dividida por el volumen) tiene un valor crítico (está justamente entre muy grande y muy pequeña), de manera que el universo se expande cada vez más despacio hasta alcanzar, en un tiempo infinito, un radio finito, de manera que ni se expande siempre ni llega a colapsar de nuevo. La figura 1 muestra cómo varía el radio del universo con el tiempo en los tres casos. En este caso, la luz nunca podría abandonar el universo y éste sería efectivamente un agujero negro, aunque no habría desde donde (NO) verlo.
Figura 1: evolución del universo en función de su densidad, representada por OmegaM, una vez normalizada a la densidad crítica. Para OmegaM = 0 (no hay masa apreciable en el universo) la expansión continúa a velocidad constante por siempre (línea azul). Para 0 < OmegaM < 1, el universo se va frenando, pero sigue expandiéndose hasta hacerse infinito cuando el tiempo tiene a infinito (verde). Para OmegaM = 1 (densidad crítica) el universo se expande cada vez más despacio hasta que finalmente (para un tiempo infinito) alcanza un radio finito (negra). Si OmegaM > 1 el universo acaba colapsando en el Big-Crunch (naranja). Por eso para ser un agujero negro, el universo tiene que tener, al menos, la densidad crítica, para no crecer indefinidamente.
Pero hay otro asunto que parecería importante: ¿Se puede vivir dentro de un agujero negro? No lo sabemos. Los teóricos (véase Stephen Hawking y otros) tienden a decir que el agujero negro es una “singularidad”, es decir, un punto sin dimensiones. Esto no tiene sentido, pero no sabemos cómo describir su estado final (¿tipo Big-Crunch?), pues no existe ninguna descripción cuántica de la gravedad, y a distancias muy pequeñas (¡pero muy pequeñas de verdad!) solamente sirve la Mecánica Cuántica. Las ecuaciones de la relatividad General, sin embargo, dan un “radio” para el agujero negro, dependiendo de su masa. La tabla da un listado de estos radios (Wiki) donde se observa que éste puede ser muy grande, si la masa también lo es.
Tabla: tamaños de agujeros negros según su masa (tomado de la Wikipedia)
1) M☉= masa del Sol ; 2) Unidad astronómica ≈ 150 Millones de km; 3) Radio de la Tierra
| Clase | Masa | Radio |
| Agujero negro supermasivo | 10 5 –10 10 M☉1) | 0.001–400 ua 2) |
| Agujero negro intermedio | 103 M☉ | 103 km ≈ RT 3) |
| Agujero negro estelar | 10 M☉ | 30 km |
| Microagujero negro | MLuna | 0.1 mm |
Si ya estuviéramos dentro del agujero negro, lo que no podríamos hacer es salir. ¿Pero y si estuviésemos fuera? Pues entonces, al acercarnos (suponiendo que quisiéramos entrar) sufriríamos una “muerte por espaguetización”. La figura 2 muestra el caso de un astronauta que se acerca. Las terribles fuerzas gravitatorias (más bien el gradiente de diche fuerza) cerca de la superficie del agujero negro, nos estirarían hasta rompernos. Nada puede soportar dichas fuerzas y, desde luego, el astronauta se habría partido en pedacitos mucho antes de convertirse en el espagueti de la figura 2. Lo que si se ha observado recientemente es la muerte por espaguetización de una estrella que se acercó mucho a un agujero negro[2]. Está precisamente en la figura que abre este post.
Bueno, por hoy nada más. Pero no os creáis mucho de lo que os he contado. El universo, según Chat GPT, es infinito y no podemos vivir dentro de un agujero negro. ¡A saber!
Figura 2 Espaguetización de un astronauta. El agujero negro se ha representado por la deformación que produce en la geometría del espacio-tiempo (en azul). Adaptado de la Wikipedia.
[1] “All objects and some questions”, Charles H. Lineweaver; Vihan M. Patel; Am. J. Phys.91 (10), (2023) 819–825, https://doi.org/10.1119/5.0150209
[2] https://scitechdaily.com/front-row-seats-to-stars-death-by-spaghettification/
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