Proponen una misión para enviar una nave a un agujero negro

El ambicioso proyecto propone una misión de un siglo de duración que utilizaría 'nanonaves', sondas del tamaño de una uña, equipadas con velas solares, para llegar a un agujero negro cercano. Las naves serían impulsadas por potentes láseres desde la Tierra, cuyos fotones acelerarían la sonda hasta un tercio de la velocidad de la luz, es decir, hasta unos 100.000 km por segundo. La misma idea ya fue abordada hace unos años por el proyecto Breakthrough Starshot, presentado en 2016 por el mismísimo Stephen Hawking y que busca enviar una flota de mini naves con velas solares impulsadas por láseres terrestres a Próxima b, un exoplaneta similar a la Tierra que se encuentra a 4,2 años luz de distancia.

La idea, desde luego, no parece descabellada. Baste con decir que cualquiera de nuestras naves utiliza propelentes químicos, y queman ese combustible para generar un chorro de gas que proporciona el impulso. La velocidad final depende de la proporción entre la masa del cohete y la masa del propelente, una relación descrita por la ecuación de Tsiolkovsky. El resultado es que, si quisiéramos alcanzar una fracción significativa de la velocidad de la luz, necesitaríamos una cantidad de combustible tan grande que su masa superaría con creces la masa total del Universo visible.

Pero las 'nanonaves' no llevan combustible. Su propulsión sería externa, lo que las convierte en una solución mucho más eficiente. Un láser de un teravatio, por ejemplo, podría acelerar una sonda de unos pocos gramos hasta un 20% de la velocidad de la luz en cuestión de minutos. Y La nave de Bambi, que sería aún más rápida (un tercio de la velocidad de la luz) podría llegar a unos 20 años luz de distancia en unos setenta años, a los que habría que sumar los otros veinte años que tardarían los datos en volver a la Tierra. En total, se trata de una misión de entre 80 a 100 años de duración.

El proyecto, sin embargo, se enfrenta a un problema fundamental: ¿existe un agujero negro que esté lo suficientemente cerca, es decir, en un radio de unos 20 años luz de la Tierra? Es cierto que hoy en día conocemos un gran número de agujeros negros, pero la gran mayoría de ellos están a miles de años luz de distancia. GAIA-BH1, el más cercano del que tenemos noticia, está a 1.560 años luz, lo cual quiere decir que, a la velocidad de la nave de Bambi, tardaríamos unos 4.700 años en llegar. La distancia, por lo tanto, es el principal obstáculo. Pero el astrofísico chino no se desanima, y cree que el agujero negro más cercano podría estar mucho, pero mucho más cerca de lo que imaginamos.

Utilizando modelos de evolución estelar y estimaciones de la cantidad de agujeros negros en la Vía Láctea, en efecto, los científicos calculan que debería haber por lo menos uno a unos 20-25 años luz de nosotros. En la Vía Láctea existen alrededor de mil millones de agujeros negros de masa estelar, una cifra que, aunque incierta, sugiere que su densidad es bastante alta. Y si distribuimos estos agujeros negros por toda la galaxia, la probabilidad de que uno de ellos esté a una distancia relativamente corta es muy alta.

El problema, por supuesto, es encontrarlos. Los agujeros negros no se llaman así porque sí, sino porque son, por definición, invisibles. No emiten ni reflejan luz. No podemos verlos con telescopios ópticos. En cambio, los detectamos por su influencia gravitatoria en otros objetos, como una estrella que orbita a su alrededor, o por la forma en que distorsionan la luz de las estrellas que están detrás de ellos, un fenómeno conocido como microlente gravitacional.

En la actualidad, se están desarrollando nuevas técnicas de detección para encontrar estos objetos esquivos. Los astrofísicos Murchikova y Sahu, por ejemplo, propusieron el uso de telescopios como el James Webb o el Square Kilometer Array para buscar la radiación producida por la materia que los agujeros negros recogen del medio interestelar. Otros científicos sugieren que se podrían usar ondas gravitacionales para encontrarlos. Gracias a esos esfuerzos, Bambi cree que es razonable esperar que encontremos un agujero negro cercano a lo largo de la próxima década.

Supongamos que es así, que se descubre un agujero negro en el rango adecuado de distancias y que enviamos allí una nave como las que propone Bambi. Una vez que llegue a su destino, su principal cometido sería el de realizar una serie de experimentos que son imposibles de llevar a cabo en la Tierra. Experimentos que permitan responder a algunas de las preguntas más apremiantes de la física.

La principal de esas preguntas es si la teoría de la relatividad general de Einstein sigue siendo válida en un agujero negro, uno de los entornos más extremos del Universo. Hasta ahora, la teoría ha sido probada en lugares con un campo gravitatorio relativamente 'débil', como el Sistema Solar, y en ese entorno ha superado todas las pruebas. Pero en el campo gravitatorio de un agujero negro, infinitamente más poderoso, la teoría se enfrenta a su prueba de fuego.

Para ello, uno de los experimentos más importantes de la nave de Bambi sería comprobar la existencia del horizonte de sucesos, la 'frontera' de un agujero negro, el punto de no retorno a partir del cual, una vez cruzado, ya nada podrá volver a salir. Hasta ahora se trata de un concepto teórico, es decir, aún no verificado experimentalmente. Existen, de hecho, teorías alternativas a la relatividad general que sugieren que el horizonte de sucesos podría no existir en absoluto, y que en lugar de lo que creemos que es un agujero podría haber una densa bola de cuerdas y branas sin horizonte alguno. Con una mini nave como las de Bambi podríamos comprobar si eso es cierto.

¿Pero cómo haríamos algo así? En su estudio, Bambi lo explica por medio de un experimento para el que se necesitan dos de sus naves. Una, la nave A, se queda a una distancia segura del agujero negro. La otra, la nave B, se acerca lentamente a él. Si el agujero negro tiene un horizonte de sucesos, la nave A vería que la señal de la nave B se vuelve cada vez más débil y se desplaza hacia el rojo, hasta que finalmente desaparece de sus sensores. Pero si el agujero negro es una 'bola de branas', la nave B no caería en un vacío, sino que chocaría con su superficie, y su señal se apagaría al instante.

Otro experimento crucial sería comprobar la 'métrica de Kerr', una solución de las ecuaciones de Einstein que describe el espaciotiempo alrededor de un agujero negro giratorio. La misión podría medir el campo gravitatorio del agujero negro con una precisión sin precedentes, y ver si las mediciones encajan con las predicciones de la relatividad. De no ser así, tendríamos que reescribir las leyes de la gravedad.

El coste de esta misión sería astronómico. Bambi estima que los láseres necesarios para impulsar las naves costarían, por sí solos, alrededor de un billón (con b) de euros. Por no decir que la tecnología para construir nanonaves no existe aún. Pero el científico es optimista, y piensa que en unos 30 años, el panorama podría ser muy distinto. Los costes podrían haber bajado y la tecnología podría estar a la altura de sus ideas audaces.

Después de todo, lo que hoy parece imposible, mañana podría ser una realidad. En 1916, cuando Einstein publicó su teoría de la relatividad general, la existencia de los agujeros negros era poco más que una curiosidad matemática. Hoy tenemos imágenes de dos de ellos y ya estamos pensando en enviar una nave para explorarlos.

Ni que decir tiene que, si alguna vez se consigue, este viaje sería una de las mayores hazañas de la humanidad. Hoy, como el propio Bambi admite, se trata de un proyecto que está aún más cerca de la ciencia ficción que de la realidad, pero no olvidemos que, desde el clásico libro 'De la Tierra a la Luna' de Julio Verne, publicado en1865, a la película '2001: una odisea en el espacio', de Stanley Kubrik, estrenada en 1968, a menudo, la ciencia ficción ha terminado por ser cierta.