Ilustración de un agujero negro - Lynette Cook / Geminy / Vídeo: Descubierto agujero negro cercano al Big Bang

Hallan una posibilidad de entrar, vivos, en un agujero negro

Un tipo concreto de agujero negro supermasivo permitiría la supervivencia de un observador en su interior. Borraría su pasado y saldría con un número infinito de posibles futuros por delante

MadridActualizado:

En el mundo real, el pasado determina de forma única cómo será el futuro. Por ejemplo, si un físico conociera exactamente cómo nació el Universo podría calcular su futuro para cualquier momento y para cualquier punto del espacio.

Sin embargo, un matemático de la Universidad de Berkeley ha descubierto que ciertos tipos de agujeros negros pueden hacer trizas esa regla. Y que si alguien se aventurara a entrar en uno de esos agujeros negros relativamente "benignos" lograría sobrevivir, aunque saldría de la experiencia con todo su pasado borrado. Y con un número infinito de posibles futuros por delante. El estudio acaba de publicarse en Physical Review Letters.

No es la primera vez que se hacen afirmaciones como ésta y en el pasado los físicos han invocado una suerte de "censura cósmica" para eludirlas. Es decir, la propia Naturaleza impide con algo catastrófico (normalmente una muerte horrible) que un observador entre realmente en una región de espacio-tiempo (un agujero negro) en la que su futuro no está determinado de forma única.

Dicho principio, propuesto por primera vez hace 40 años por el físico Roger Penrose, trata de proteger una idea muy concreta, el determinismo, que resulta clave para cualquier teoría física. En otras palabras, dado el pasado y el presente, las leyes físicas del Universo en que vivimos no permiten más de un futuro posible. Pero ¿Y si hubiera excepciones?

Según el físico de la Universidad de Berkeley Peter Hintz, en efecto, los cálculos muestran que en algunos tipos específicos de agujeros negros de un Universo como el nuestro, que se expande a un ritmo acelerado, resulta teóricamente posible sobrevivir, y pasar por lo tanto de una realidad determinista a otra que no lo es.

Cómo podría ser la vida en un espacio en el que el futuro no se puede predecir es algo que no está claro. Y el propio Hintz aclara que su hallazgo no significa que las ecuaciones de la Relatividad General de Einstein estén equivocadas a la hora de describir la evolución del Universo.

"Ningún físico -explica- va a viajar a un agujero negro para medirlo. Se trata de una pregunta matemática, y desde ese punto de vista, las ecuaciones de Einstein se hacen más interesantes". En otras palabras, la pregunta de cómo podría ser esa vida con infinitos futuros solo se puede abordar con las matemáticas, aunque "tiene implicaciones físicas, casi filosóficas, lo que la cace realmente interesante".

Estirados como una cadena de átomos

Los agujeros negros son objetos extraños que toman su nombre del hecho de que nada, ni siquiera la luz, puede escapar de su enorme gravedad. De forma que si cualquiera se acercara demasiado y cruzara el punto de no retorno, conocido como "horizonte de sucesos", jamás podría volver a salir del agujero negro.

Además, nadie podría sobrevivir al acercarse demasiado a un agujero negro, incluso si éste es pequeño. De hecho, las fuerzas de marea cercanas al horizonte de sucesos serían lo suficientemente intensas como para convertir cualquier cosa, o persona, en un "espagueti", estirándola hasta convertirla en una simple cadena de átomos.

Pero la cosa sería diferente si cruzáramos el horizonte de sucesos de un gran agujero negro, uno con cientos o miles de millones de veces la masa de una estrella, como los que se encuentran en el centro de muchas galaxias. En esos casos, el paso "al otro lado" se produciría, más o menos, sin incidencias.

Y dado que resulta teóricamente posible sobrevivir a la transición desde nuestro mundo al de uno de esos enormes agujeros negros, los físicos se han preguntado cómo podría ser ese mundo. Para averiguarlo, han recurrido a las ecuaciones de Einstein, que funcionan bien hasta el momento en que el observador alcanza el centro del agujero negro o singularidad, donde la curvatura del espacio-tiempo se vuelve infinita en los cálculos teóricos.

Incluso antes de alcanzar el centro, sin embargo, un hipotético explorador de agujeros negros (que no podría nunca comunicar lo que ve al mundo exterior) podría encontrarse con algunas cosas extrañas y mortales.

Para llevar a cabo sus cálculos Hintz ha estudiado un tipo específico de agujero negro. Uno que no gira, que tiene carga eléctrica y que según las teorías cuenta con otra barrera adicional, el llamado horizonte de Cauchy, dentro del horizonte de sucesos.

Es ahí, en el horizonte de Cauchy, donde el determinismo se rompe, donde el pasado ya no determina el futuro. Numerosos físicos, incluso el propio Penrose, argumentan que incluso si un observador hubiera sobrevivido hasta allí, no podría cruzar el horizonte de Cauchy, ya que sería aniquilado.

Pero sigamos con nuestro argumento. A medida que un observador se acerca al horizonte, el tiempo se ralentiza, ya que los relojes transcurren con más lentitud dentro de un fuerte campo gravitacional, Y dado que la luz, las ondas gravitatorias o cualquier otra cosa que se encuentre en el agujero negro caerá inevitablemente hacia el horizonte de Cauchy, el observador que también esté cayendo hacia el mismo lugar verá cómo toda esa energía (que sería toda la energía del Universo) entra al mismo tiempo que él. Y, a pesar de haber llegado tan lejos, quedaría irremediablemente destruido por esa energía.

Hintz, sin embargo, se dio cuenta de que eso podría no aplicarse a un Universo que se expande cada vez más deprisa, como sucede con el nuestro. Y como el espacio-tiempo se estira y se separa cada vez más, una gran parte del Universo distante no afectará en absoluto al agujero negro, ya que esa energía no puede viajar más deprisa que la luz.

De hecho, la única energía disponible para caer dentro del agujero negro sería la que contiene el horizonte observable, es decir, el volumen de Universo que el agujero negro puede esperar ver a lo largo de toda su existencia. Para nosotros, por ejemplo, el horizonte observable es mayor que los 13.700 millones de años luz que podemos ver hacia el pasado, porque incluye también todo lo que veremos para siempre en el futuro. La expansión acelerada del Universo nos impedirá, en efecto, ver más allá de un horizonte de aproximadamente 46.500 millones de años luz.

En ese escenario, la expansión del Universo contrarresta la amplificación causada por la dilatación del tiempo dentro del agujero negro. Y en ciertas situaciones, la cancela incluso por completo. En los agujeros negros lisos, no giratorios y con una gran carga eléctrica (los llamados agujeros negros Reissner-Nordström-de Sitter), un observador podría, según Hintz, sobrevivir al pasar por el horizonte de Cauchy y entrar, por lo tanto, en un mundo no determinista.

"Existen algunas soluciones de las ecuaciones de Einstein -afirma Hintz- que resultan perfectamente suaves, sin dobleces, sin fuerzas de marea que tienden al infinito y en las que todo se comporta perfectamente bien hasta el horizonte de Cauchy y más allá". Para el físico, en esos casos pasar a través del horizonte sería una experiencia dolorosa, pero breve: "después de eso -continúa- no existen más apuestas. En algunos casos, como en el agujero negro de Reissner-Nordström-de Sitter, uno podría evitar la singularidad central y vivir para siempre en un Universo desconocido".

Lo cierto, según el investigador, es que resulta muy poco probable que existan agujeros negros cargados eléctricamente, ya que todos atraen materia con cargas opuestas que se anulan hasta hacerse neutras. Sin embargo, las soluciones matemáticas para los agujeros negros cargados se utilizan como aproximaciones de lo que sucedería dentro de los agujeros negros en rotación, los que vemos a nuestro alrededor y que probablemente constituyan la norma.

Pero para Hintz, la simple posibilidad de que exista una excepción resulta turbadora. La idea de que una estrella cargada eléctricamente se colapse en un agujero negro; que después alguien viaje al interior de ese agujero negro; que consiga además cruzar el horizonte de Cauchy y logre llegar a una región de Universo en la que, a pesar de conocer el estado inicial completo de la estrella, no sea posible predecir lo que va a suceder... "Esa región -afirma Hintz- ya no estaría determinada por el pleno conocimiento de las condiciones iniciales. Y eso es algo muy problemático".

El artículo de Hintz ya ha empezado a suscitar reacciones y nuevos artículos científicos, uno de los cuales pretende demostrar que la mayoría de los agujeros negros "con buen comportamiento" no violarán, después de todo, el determinismo. Algo con lo que, por supuesto, el investigador se muestra en desacuerdo.