Uno de los escenarios de ciencia ficción más apreciados es el uso de un agujero negro como portal a otra dimensión, tiempo o universo. Esa fantasía puede estar más cerca de la realidad de lo que se imaginaba anteriormente.
Los agujeros negros son quizás los objetos más misteriosos del universo. Son la consecuencia de la gravedad que aplasta una estrella moribunda sin límite, lo que lleva a la formación de una verdadera singularidad, lo que sucede cuando una estrella entera se comprime en un solo punto, lo que produce un objeto con una densidad infinita.
Esta singularidad densa y caliente abre un agujero en el tejido del propio espacio-tiempo, posiblemente abriendo una oportunidad para el viaje hiperespacial. Es decir, un atajo a través del espacio-tiempo que permite viajar a distancias de escala cósmica en un período corto.
Los investigadores pensaron anteriormente que cualquier nave espacial que intentara usar un agujero negro como un portal de este tipo tendría que enfrentarse a la naturaleza en su peor momento. La singularidad caliente y densa haría que la nave espacial soportara una secuencia de estiramientos y apretones de marea cada vez más incómodos antes de vaporizarse por completo.
Volando a través de un agujero negro
Mi equipo de la Universidad de Massachusetts Dartmouth y un colega del Georgia Gwinnett College han demostrado que no todos los agujeros negros son iguales.
Si el agujero negro como Sagitario A*, ubicado en el centro de nuestra propia galaxia, es grande y rota, entonces la perspectiva de una nave espacial cambia drásticamente. Eso se debe a que la singularidad con la que tendría que lidiar una nave espacial es muy suave y podría permitir un paso muy pacífico.
La razón por la que esto es posible es que la singularidad relevante dentro de un agujero negro giratorio es técnicamente «débil» y, por lo tanto, no daña los objetos que interactúan con él. Al principio, este hecho puede parecer contrario a la intuición. Pero uno puede pensar que es análogo a la experiencia común de pasar rápidamente el dedo por la llama de una vela de casi 2000 grados, sin quemarse.
Mi colega Lior Burko y yo hemos estado investigando la física de los agujeros negros durante más de dos décadas. En 2016, la Ph.D. Caroline Mallary, inspirada por la exitosa película «Interstellar» de Christopher Nolan, se dispuso a probar si Cooper (el personaje de Matthew McConaughey) podría sobrevivir a su caída en las profundidades de Gargantua, un agujero negro ficticio, supermasivo y que gira rápidamente, unas 100 millones de veces la masa de nuestro sol.
«Interstellar» se basó en un libro escrito por el astrofísico ganador del Premio Nobel Kip Thorne y las propiedades físicas de Gargantua son fundamentales para la trama de esta película de Hollywood.
Sobre la base del trabajo realizado por el físico Amos Ori dos décadas antes, y armada con sus sólidas habilidades computacionales, Mallary construyó un modelo de computadora que capturaría la mayoría de los efectos físicos esenciales en una nave espacial, o cualquier objeto grande, cayendo en un gran círculo negro giratorio. agujero como Sagitario A*.
¿Ni siquiera un viaje lleno de baches?
Lo que descubrió es que, en todas las condiciones, un objeto que cae en un agujero negro en rotación no experimentaría efectos infinitamente grandes al pasar a través de la llamada singularidad del horizonte interior del agujero.
Esta es la singularidad que un objeto que ingresa a un agujero negro giratorio no puede maniobrar o evitar. No solo eso, en las circunstancias adecuadas, estos efectos pueden ser insignificantemente pequeños, lo que permite un paso bastante cómodo a través de la singularidad.
De hecho, es posible que no haya efectos notables en el objeto que cae. Esto aumenta la viabilidad de utilizar grandes agujeros negros giratorios como portales para viajes hiperespaciales.
Mallary también descubrió una característica que no se había apreciado completamente antes: el hecho de que los efectos de la singularidad en el contexto de un agujero negro en rotación darían como resultado ciclos cada vez mayores de estiramiento y compresión en la nave espacial.
Pero para agujeros negros muy grandes como Gargantua, la fuerza de este efecto sería muy pequeña. Por lo tanto, la nave espacial y las personas a bordo no lo detectarían.
El punto crucial es que estos efectos no aumentan sin límites; de hecho, siguen siendo finitos, aunque las tensiones en la nave tienden a crecer indefinidamente a medida que se acerca al agujero negro.
Hay algunos supuestos simplificadores importantes y las advertencias resultantes en el contexto del modelo de Mallary. La suposición principal es que el agujero negro en cuestión está completamente aislado y, por lo tanto, no está sujeto a perturbaciones constantes por una fuente como otra estrella en su vecindad o incluso cualquier radiación que cae.
Si bien esta suposición permite simplificaciones importantes, vale la pena señalar que la mayoría de los agujeros negros están rodeados de material cósmico: polvo, gas, radiación.
Por lo tanto, una extensión natural del trabajo de Mallary sería realizar un estudio similar en el contexto de un agujero negro astrofísico más realista.
El enfoque de Mallary de usar una simulación por computadora para examinar los efectos de un agujero negro en un objeto es muy común en el campo de la física de agujeros negros.
No hace falta decir que aún no tenemos la capacidad de realizar experimentos reales en o cerca de los agujeros negros, por lo que los científicos recurren a la teoría y las simulaciones para desarrollar una comprensión, haciendo predicciones y nuevos descubrimientos.
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