Fisica Cuantica

¿Qué ocurre al caer a un agujero negro?

En esta sección describo lo que se ve y se siente desde una hipotética nave espacial que cae en un

agujero negro y lo que ve un observador lejos del agujero negro de la suerte que corre la nave. El resultado

es sorprendente y nos acerca un paso más a comprender la idea de agujero negro.

Antes de la nave espacial, pensemos en una partícula que cae en el agujero negro. En física, una

partícula es un objeto con propiedades como masa, energía, velocidad, etc. pero sin tamaño. Es un objeto

puntual y es indivisible.

Supongamos, pues, una partícula que se dirige directamente hacia un agujero negro. No es difícil

calcular su trayectoria y velocidad en el curso de la aproximación. Son iguales que si se aproximara a una

estrella o a un planeta, iguales a los de una piedra que cae al suelo desde cierta altura (la región que rodea a

un agujero negro no es diferente a los alrededores de una estrella). Cuando llega a la superficie del agujero

negro... sigue su camino normalmente. No ocurre absolutamente nada diferente, nada extraño, nada

asombroso.

Conviene aclarar la idea de la superficie del agujero negro pues es un concepto esencial en la

teoría. Un agujero negro esférico con cierto diámetro no es un objeto similar a un planeta, con la superficie

“dura”. Es una región del espacio de la cual la luz no puede salir. Por supuesto, esa región debe contener

una cantidad de masa que crea la enorme atracción gravitatoria necesaria, pero la masa puede ocupar un

volumen pequeño. Un agujero negro es, pues, una región del espacio y, probablemente, dicha región esté

“vacía” de materia en su mayor parte. La frontera de esa región, el límite que separa el agujero negro del

exterior, se denomina horizonte de sucesos, y es el concepto que tiene la clave de la definición rigurosa de

un agujero negro.Pero, volviendo a la partícula que cae en el agujero negro, reitero el resultado expuesto antes.

Cuando la partícula atraviesa el horizonte de sucesos, es decir, cuando entra en el agujero negro, no sufre

ningún tipo extraño de fenómeno. Continúa su trayectoria tal como venía, así como su percepción del

espacio y del tiempo.

Si nos fijamos en una nave espacial en lugar de una partícula, la única diferencia esencial es que la

nave está compuesta de muchas partículas y, por tanto, es extensa. Tampoco su trayectoria o velocidad

sufren ningún cambio brusco al atravesar el horizonte de sucesos. Lo que sí sufre es la estructura de la

nave debido a la fuerza gravitatoria. No es importante que la fuerza gravitatoria total sea enormente

intensa. Si la nave simplemente se deja caer, no se aprecia (un paracaidista que salta de un avión sólo nota

que está cayendo por la fricción del aire en su cara, pero en realidad no siente la atracción gravitatoria).

Pero hay otro efecto a tener en cuenta: la diferencia de la fuerza en diferentes puntos de la nave. La fuerza

es mucho más intensa en la parte delantera de la nave que en la trasera (más cercana y más lejana del

agujero negro respectivamente). Y la diferencia es tan grande que se traduce en un esfuerzo de tracción

neto que, simplemente, estira la nave hasta romperla en trozos. Cada trozo sería igualmente estirado y roto

y el proceso se repite a todas las escalas hasta que, finalmente, tendríamos un rosario de partículas

(indivisibles y por tanto exentas de los estiramientos) cayendo ordenadamente al agujero negro. Pero hay

que destacar que este proceso es independiente del horizonte de sucesos. Comenzaría mucho antes de llegar

a él.

¿Cuál es la importancia del horizonte de sucesos entonces? Recordemos que es el límite que

separa el agujero negro del exterior. Una vez atravesado el horizonte de sucesos, la nave (si aún se le

puede llamar así), no puede comunicarse con el exterior; no puede enviar señales a un observador externo

porque estas señales no pueden atravesar de vuelta el horizonte. Lo que sí puede es recibir señales

procedentes del exterior. El horizonte de sucesos es una membrana que permite el paso de cualquier cosa

en un sentido, sin alterar su trayectoria o velocidad, pero no permite el paso de cosa alguna en sentido

opuesto.

De todas formas, al observador exterior no le importa mucho si la nave ya no puede enviarle

información una vez que ha atravesado el horizonte de sucesos. En realidad el observador exterior nunca

llega a ver que la nave alcance el horizonte de sucesos. La razón se puede explicar intuitivamente.

Imaginemos que la nave, durante su viaje, está enviando permanentemente una señal al observador lejano

en forma de ondas electromágneticas (es decir, luz). A medida que se acerca al agujero negro, al campo

gravitatorio es más y más intenso. A la luz, que siente la atracción graviatoria, le cuesta cada vez más

trabajo alejarse del agujero negro en dirección al observador; el agujero negro la frena (igual que una piedra

lanzada

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