Agujeros negros: Las conferencias Reith de la BBC  *

 

Introducción
Por David Shukman

 

Todo lo que rodea a Stephen Hawking inspira fascinación: la angustia de un genio atrapado en un cuerpo enfermo; la insinuación de una sonrisa que ilumina un rostro en el que solo puede moverse un músculo; la inconfundible voz robótica que nos invita a compartir la emoción del descubrimiento mientras su mente vaga por los rincones más extraños del universo.

Contra todo pronóstico, esta figura extraordinaria ha rebasado las fronteras habituales de la ciencia. Su libro “Historia del tiempo” vendió nada menos que 10 millones de ejemplares. Sus apariciones como estrella invitada en series cómicas, las invitaciones a la Casa Blanca y una película de éxito sobre su vida le han confirmado como una celebridad. Ha conseguido convertirse en el científico más famoso del  mundo, nada menos.

En los años 60 le dieron dos años de vida al diagnosticarle una enfermedad de las neuronas motoras. Pero más de medio siglo después sigue investigando, escribiendo, viajando y apareciendo con regularidad en los medios de comunicación. Para explicar este dinamismo extraordinario, su hija Lucy le describe como un “enorme testarudo”.

Sea por el dolor de su historia personal o por su capacidad para el entusiasmo, Hawking atrapa la imaginación. Hace poco advirtió que la humanidad se enfrenta a una serie de desastres de creación propia —desde el calentamiento global hasta los virus modificados de modo artificial— y el artículo que informaba de sus palabras fue el más leído de ese día en la web de la BBC.

Es una tremenda ironía que un comunicador de esa talla no pueda mantener una conversación normal. Para hacerle una entrevista, hay que mandarle las preguntas con antelación. Hace unos años, su equipo me aconsejó que no intentara charlar con él, por el tiempo que le lleva componer las respuestas incluso a las preguntas más breves.

En su despacho de Cambridge hay un tablón cubierto de ecuaciones. La moneda de cambio de la cosmología son unas matemáticas de la clase más exclusiva. Pero la contribución más excepcional de Stephen Hawking a la investigación científica se basa en aprovechar los enfoques de unas especialidades de apariencias muy diferentes: en la ocasión más célebre, fue el primero en investigar los vastos dominios del espacio utilizando unas técnicas científicas desarrolladas para estudiar las minúsculas partículas del interior del átomo.

Sus colegas de este campo terriblemente complejo pueden temer que su trabajo jamás pueda ser inteligible para el público. Pero el esfuerzo por alcanzar una audiencia amplia es uno de los distintivos de Hawking. En las conferencias Reith de la BBC de este año, ha afrontado el desafío de resumir una vida de descubrimientos sobre los agujeros negros en dos charlas de 15 minutos. Y para aquellos lectores que se sienten curiosos pero perplejos, o cautivados por la ciencia pero nerviosos, he añadido unas notas en los puntos clave para intentar echarles una mano.

 

1.

¿Son calvos los agujeros negros?

Conferencia emitida el 26 de enero de 2016

 

Se dice que los hechos son a veces más extraños que la ficción, y esto nunca es más cierto que en el caso de los agujeros negros. Los agujeros negros son más extraños que cualquier cosa que hayan imaginado los escritores de ciencia ficción, pero están establecidos firmemente como hechos científicos. La comunidad científica fue lenta en percibir que las estrellas masivas podían colapsarse sobre sí mismas, bajo su propia gravedad, y en sopesar cómo se comportarían los objetos que dejaban atrás. Albert Einstein llegó a escribir un artículo técnico en 1939 que sostenía que las estrellas no podrían colapsarse bajo la gravedad, porque la materia no podía comprimirse más allá de cierto punto. Muchos científicos compartieron esa impresión visceral de Einstein. La principal excepción fue el científico estadounidense John Wheeler, que en muchos sentidos es el héroe del asunto de los agujeros negros. En sus investigaciones de los años 50 y 60 hizo hincapié en que muchas estrellas acabarían colapsándose, y señaló los problemas que planteaba esa posibilidad para la física teórica. También predijo muchas propiedades de los objetos en que se convertirían las estrellas colapsadas, esto es, de los agujeros negros.

DS: La expresión “agujero negro” es bastante simple, pero es difícil imaginar uno ahí fuera en el espacio. Piensa en una alcantarilla gigante en la que el agua cae en movimiento espiral. Cuando algo se desliza por el borde de la alcantarilla —el llamado horizonte de sucesos— no tiene forma de regresar. Como los agujeros negros son tan poderosos, incluso la luz resulta tragada, de modo que no podemos verlos en realidad. Pero los científicos saben que existen porque desgarran a las estrellas que se acercan demasiado a ellos, y porque pueden enviar temblores por el espacio. Fue una colisión entre dos agujeros negros, hace más de mil millones de años, lo que disparó las llamadas “ondas gravitacionales”, cuya reciente detección ha sido un logro científico de enorme importancia.

Durante la mayor parte de la vida de una estrella normal, a lo largo de muchos miles de millones de años, la estrella soporta su propia gravedad gracias a la presión térmica, causada por los procesos nucleares que convierten el hidrógeno en helio.

DS: La NASA describe las estrellas como una especie de ollas a presión. La fuerza explosiva de la fusión nuclear dentro de ellas crea la presión hacia fuera, que es contenida por la gravedad que tira de todo hacia dentro.

Al final, sin embargo, la estrella agotará su combustible nuclear. Ahora se contraerá. En algunos casos, puede ser capaz de mantenerse como una estrella “enana blanca”. Sin embargo, Shandrasekhar mostró en 1930 que la masa máxima de una estrella enana blanca es de unas 1.4 veces la del Sol. El físico soviético Lev Landau calculó una masa máxima similar para una estrella hecha enteramente de neutrones.

DS: Las enanas blancas y las estrellas de neutrones son antiguos soles que ya han quemado todo su combustible. Sal carecer de una fuerza que trabaje para inflarlas, nada puede evitar que su tirón gravitacional las encoja, y se han convertido en unos objetos más densos del universo. Pero en la clasificación de las estrellas son relativamente pequeñas, y ello implica que carecen de la fuerza gravitatoria suficiente para colapsarse por completo. Por eso lo que más interesa e Stephen Hawking y otros es lo que pasa a las mayores estrellas cuando alcanzan el final de su vida.

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