¿Cómo afectan al tiempo los agujeros negros?

Hay dos formas de pensar en el tiempo en relación con los agujeros negros. Una tiene que ver con el tiempo que viven estos objetos y la otra con cómo es la percepción del tiempo dentro de ellos.

Vamos a la primera de ellas. Cuando pensamos en los agujeros negros nos imaginamos que son eternos. Pero sorprendentemente, no lo son. Según la teoría de relatividad de Einstein, un agujero negro es un objeto que se encuentra en un punto del espacio-tiempo en el que la gravedad es tan intensa que nada puede escapar de ella. Ni siquiera la luz. Todo lo que entra o que se ha originado allí antes de que apareciera el agujero negro, se queda ahí. Estos objetos tienen una región que es como su frontera y se llama horizontes de sucesos. Lo que cruza esa frontera queda atrapado para siempre. Esto es lo que entendemos por agujero negro según la teoría de la relatividad.

Pero si añadimos la mecánica cuántica, las cosas cambian. El astrofísico británico Stephen Hawking propuso que los a agujeros negros pueden emitir una forma muy tenue de radiación, que es conocida, precisamente, como radiación de Hawking. Esto es así porque, según la física cuántica, el espacio vacío realmente no está vacío, continuamente se crean pares de partículas y antipartículas. Normalmente, aunque se crean, se aniquilan entre ellas y no pasa nada. Pero si esto ocurre cerca del horizonte de sucesos, una partícula, puede escapar, salir expulsada del agujero negro, y la otra puede caer al agujero negro. El resultado final es que el agujero negro pierde una cantidad de masa muy pequeña.

Con el tiempo, este proceso hace que el agujero negro pierda energía porque, según la ecuación de Einstein (e = mc2), la energía y la masa son equivalentes. El resultado es que al final pierden su masa y los agujeros negros se evaporan. Aunque esto sucede de forma extremadamente lenta. Por ejemplo, nuestra galaxia tiene en el centro un agujero negro supermasivo, aproximadamente como un millón de veces la masa del Sol. Así que puedes imaginar el tiempo que tardará en desaparecer a causa de esas pequeñas pérdidas constantes de radiación de las que te hablaba. Toda la edad del universo es solo una fracción del tiempo que necesita para evaporarse.

Algunas teorías proponen que en los aceleradores de partículas, podrían formarse microagujeros negros. Serían increíblemente pequeños y se evaporarían casi de inmediato. Gracias a ello, no representan ningún peligro para la vida humana.

En cuanto a la otra forma en la que el tiempo se relaciona con un agujero negro es cómo afecta al tiempo la cercanía a uno de estos objetos celestes. Como te decía antes, la fuerza de gravitación cerca del agujero negro es muy fuerte y eso cambia cómo percibimos el tiempo y el espacio. Si un observador que esté muy alejado del agujero negro ve algo que va cayendo hacia él, que se va acercando al horizonte de sucesos, va a ver que el tiempo transcurre más lento. Como si el tiempo se fuera congelando.

Por el contrario, si el observador cayera hacia un agujero negro, no notaría nada extraño al cruzar el horizonte de sucesos, el límite a partir del cual ya no hay vuelta atrás. La gravedad es tan intensa que nada, ni siquiera la luz, puede escapar. Una vez que se cruza ese umbral, el destino es inevitable: según la teoría de la relatividad de Einstein, se terminaría en una singularidad, un punto donde las leyes conocidas de la física dejan de funcionar.

Yetli Mariana Rosas Guevara es doctora en astrofísica, investigadora del Donostia International Physics Center (DIPC).

Coordinación y redacción: Victoria Toro.

Pregunta enviada vía email por José Manuel Desviat Manzanares.

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