Thread by @Pablokz

Ya que hoy se está hablando de agujeros negros, he pensado en crear este hilo explicando por qué podrían ser "copias de seguridad" del universo, entre otros datos interesantes sobre ellos.

En primer lugar, y para el que no lo sepa... ¿qué es un agujero negro? Pues básicamente, cualquier cantidad de masa contenida en un volumen igual o inferior a su radio de Schwarzschild. Y es que se supone que cualquier objeto podría convertirse en uno si se "encoge" hasta ese +

punto, el cual será mayor cuanta más masa tenga. En esta imagen podéis ver una comparativa de cómo son los radios de Schwarzschild para la Tierra y el Sol. Como veréis, son sumamente pequeños:

Y es que hay que encoger las cosas MUCHO para que se conviertan en agujeros negros. Una vez sucede, la gravedad es tan fuerte que, como seguro habréis escuchado, ningún objeto puede escapar del horizonte de sucesos. ¿Pero cómo se forman en la naturaleza estos monstruos?

En el caso de los agujeros negros estelares (los "pequeños"), éstos son los remanentes de estrellas gigantescas y muy masivas. Betelgeuse, en nuestra misma galaxia (y cuya explosión quizá vivamos para ver), es una candidata a convertirse en agujero negro por su enorme masa.

Recordemos que las estrellas, al ser tan masivas, tienen una presión acojonante en el centro. Esto causa que los átomos venzan a la fuerza electromagnética, y se fusionen (¡sí, esa forma de energía que llevamos persiguiendo décadas!).

Cuando una estrella fusiona todo su hidrógeno, lo que queda es el elemento siguiente en la tabla periódica: helio. Para fusionar éste, será necesaria una mayor energía (o masa). El Sol se prevee que pueda fusionar el helio, pero no podrá con el litio.

No obstante, las estrellas supergigantes sí podrían seguir fusionando elementos uno tras otro. De hecho, se vuelven todavía más grandes al fusionar elementos más pesados, porque la fuerza de la reacción nuclear hace que el equilibrio hidroestático compense mejor la gravedad.

Como os imaginaréis, cuando una estrella agota su combustible y no puede fusionar lo que queda, no tiene nada con qué mantener ese equilibrio hidroestático.

En estrellas normales esto provoca una Nova, un BOOM de proporciones cósmicas (¡literalmente!)

Si la estrella es muy grande, se denomina supernova . Sí, lo sé, los científicos no son muy creativos poniéndole nombre a las cosas. Para que os hagáis una idea, una supernova emite tanta energía lumínica como toda su galaxia en ese instante. Y dejan remanentes muy chulos:

Pero aparte, en el centro dejan un objeto súper pesado: una estrella de neutrones. Es un gran porcentaje de la masa del astro comprimida en un volumen realmente pequeño.

Sucede que tanto con estrellas pequeñas como relativamente grandes, la naturaleza "se opone" a que la materia se comprima por debajo de cierto límite. En el caso de las estrellas grandes, una capa de neutrones protege el núcleo del colapso total.

Pero si la estrella es lo suficientemente pesada, romperá dicha barrera, y una parte nada desdeñable de la masa de la estrella, se verá comprimida hasta el infinito. Este nuevo astro es lo que se denomina "singularidad", y es infinitamente pequeño e imposible de observar.

Digo imposible, porque literalmente NADA entra ni sale del horizonte de sucesos. Y es que incluso nuestro mismo concepto de tiempo y espacio se ven inútiles dentro de dicho límite, pues como bien demostró Einstein, la misma presencia de energía (que viene siendo masa) +

distorsiona el mismo tejido del espacio-tiempo. Es lo que pasaba en Interstellar cuando 1 hora en el planeta del agua significaban varios años en la Tierra: ese planeta, al orbitar un agujero negro, tenía una gran dilatación espacio-temporal. Para ti el tiempo pasa igual, +

pero para un observador externo, tú estarías "parado", moviéndote súper lento. De hecho, si caemos en un agujero negro y alguien nos ve, nos vería parados en el borde durante... bueno, básicamente durante toda la eternidad.

...O algo así. ¡Empecemos con las folladas mentales!

En este universo, hablar de "eternidad" es un tanto erróneo. Ni siquiera los agujeros negros vencen a la imparable fuerza de la entropía, o dicho de otra forma, el tiempo.

Precisamente lo que hizo famoso a Hawking, fue que descubrió cómo los agujeros negros podían "evaporarse"

La idea de la "radiación de Hawking" sostiene que existe un mecanismo mediante el cual, los agujeros negros irían perdiendo masa, poquito a poquito. Muy, pero que muy poquito a poquito.

Para explicar esto, primero debemos saber qué son las partículas virtuales. Éstas son pares de partícula-antipartícula que están apareciendo en todo el universo, constantemente, y aniquilándose en el mismo momento.

Sí, también está pasando dentro de ti mientras me lees.

Si estas partículas nacen una dentro del horizonte de sucesos, y otra fuera, la primera es absorvida, mientras que la segunda, por entrelazamiento cuántico, "recibe" una parte de la energía de la que cae, escapando del agujero negro y robándole momento angular.

Esto hace que el agujero negro pierda una cantidad marginal de masa cada vez que pasa. No obstante, para que los mayores agujeros negros se evaporen, se estima que harán falta 10^106 años. Eso son muchos, MUCHOS años. Concretamente, un uno y 106 ceros detrás.

Parece que el cuento se acaba aquí, pero el tema es mucho más complicado. Sucede que a los científicos no les moló nada la idea de Hawking porque contrariaba el principio, que hasta ahora parecía inamovible, de que la información se preserva sin importar cambios de estado.

En este caso, la información se degradaba, ya que sólo era expelida como calor (con estas curiosas partículas virtuales). Entonces, muchos físicos teóricos se pusieron a buscar algún mecanismo que preservase la información aún suponiendo que la radiación de Hawking fuese real.

Una propuesta que vino desde la Teoría de Cuerdas, matemáticamente viable, es que quizá esta información quede codificada... ¡en la misma superficie física del horizonte de sucesos! Esta teoría es conocida como Principio Holográfico.

Parte de la suposición de que la gravedad sea una fuerza "simulada", que conforma la tercera dimensión espacial. Esto significaría que todo, absolutamente todo cuanto conocemos, es en realidad un holograma: un espacio de dos dimensiones, y no tres.

¿Qué sucede con esta información una vez se termina de evaporar el agujero negro?

Nadie lo sabe. En realidad, no sabemos hasta qué punto un horizonte de sucesos podría contener un universo, o hacernos avanzar hasta el fin de nuestro universo, o qué.

La ciencia ha avanzado mucho a lo largo de los años, pero hay preguntas que todavía quedan por responder. Mismamente, muchas de las cosas que habéis leído hacia el final de este hilo, son hipótesis especulativas que dependerán de resolver la unificación entre +

la mecánica cuántica y la relatividad, lo que supone ahora mismo el que probablemente es el mayor desafío ante el que se encuentra todo el mundo científico.

Al final, la gracia de la ciencia es cuestionar y tratar de conocer la realidad, pero nunca trabajar con absolutos.

Y con esto, ¡gracias a los que habéis llegado hasta el final de este hilo!

Espero que os haya gustado y os haya hecho aprender alguna cosita nueva sobre estos misteriosísimos astros, y sobre todo, por qué es tan increíble lo que se ha publicado hoy.

¡Saludos! 😄

Y por cierto...

Notice me, senpais!
@QuantumFracture @alex_riveiro @CdeCiencia
Se agradecerán correcciones en cosas que puedan estar mal. Besis <3.

*Corrección: nada sale del horizonte de sucesos, lo de que nada entra fue un lapsus 😅.