00:00Los agujeros negros son uno de los aspectos más alucinantes del espacio. Para empezar,
00:06ni siquiera son objetos. Son el resultado de la deformación extrema del espacio-tiempo. Y debido
00:13a esta deformación, algunas de las cosas más extrañas suceden a su alrededor. Tan extrañas
00:18que harán cuestionarte tu comprensión del universo. Pensarás que lo que te voy a contar es tan extraño
00:25que tal vez no sea cierto, pero tenemos pruebas matemáticas para respaldarlo, y contamos con
00:30crecientes evidencias de que estas formulaciones son correctas a través de observaciones en nuestro
00:36propio universo. Y en esta serie exploraremos lo inexplorable. Acompáñame en este viaje a lo
00:42profundo de la extraña ciencia del nacimiento de un agujero negro, lo que sucede a su alrededor,
00:49y en el próximo episodio, la clave que podría realmente permitir escapar de la prisión más
00:55implacable del universo. Espero que al final de este vídeo me haya ganado tu me gusta y tu suscripción.
01:03Los agujeros negros tienen gran variedad de tamaños. El agujero negro más pequeño observado es de
01:09alrededor de 3,8 masas solares. En el otro lado de la balanza encontramos agujeros negros que han
01:15existido desde casi el comienzo del universo. Agujeros negros que pesan miles de millones de
01:21masas solares. Estos gigantes no solo son masivos, sino también enormes. El diámetro de su horizonte
01:28de sucesos ocuparía fácilmente todo el sistema solar. Los agujeros negros que nacen hoy en día
01:34son la etapa final en los ciclos de vida de estrellas particularmente masivas. Cuando se forma una estrella
01:40de este tipo, esencialmente se estabiliza bajo la presión de dos fuerzas. La primera es la
01:45gravedad, comprimiendo la masa hacia su centro. Dentro de las profundidades de la estrella,
01:51los átomos de hidrógeno se compactan con otros átomos de hidrógeno con tal fuerza que forman un
01:56elemento más denso, el helio. Esta nueva estructura atómica en realidad necesita menos energía que cuando
02:03eran dos átomos de hidrógeno sueltos, por lo que la energía sobrante se libera. Esta energía liberada
02:10es la segunda fuerza. Irradia desde el centro de la estrella como calor y luz, contrarrestando la
02:16gravedad que empuja hacia adentro. En este estado, la estrella permanecerá relativamente estable hasta
02:23el momento en que la reacción comience a detenerse a medida que agota su combustible de hidrógeno.
02:28Si la estrella es lo suficientemente masiva, una vez que el hidrógeno comience a agotarse,
02:32la estrella combinará el helio recién formado en materiales aún más densos, como el carbono,
02:38el neón y finalmente el oxígeno y el silicio, hasta que comienza a fusionar hierro. El problema
02:45con el hierro es que no ahorra energía en su nueva forma, por lo que no libera energía. Simplemente
02:51se acumula en el núcleo de la estrella creciendo y creciendo. Sin energía empujando contra la gravedad,
02:57muy rápidamente el equilibrio se rompe. La energía de este colapso es asombrosa y depende de la masa
03:06original de la estrella. Es como un martillo golpeando un yunque. La masa de la estrella se
03:12precipita hacia el núcleo con tal fuerza que el rebote de ese golpe es lo que llamamos una
03:17supernova. La materia y la energía son eyectadas a través del tiempo en una de las explosiones más
03:24grandes posibles, que produce elementos aún más pesados que el hierro, como el uranio.
03:30¿Y qué queda de la estrella? Pues depende. Si la masa de la estrella y, por lo tanto,
03:36la fuerza del golpe era demasiado baja, lo que queda es una estrella de neutrones. Una pequeña
03:42bola de materia de hasta 25 kilómetros de diámetro, pero tan extremadamente densa que equivale a un
03:49millón de tierras. Pero si la masa y, por lo tanto, la fuerza son lo suficientemente grandes,
03:54la física tal y como la conocemos se rompe por completo y se forma un agujero negro.
04:00Cuando ves una imagen de un agujero negro, la esfera negra en realidad no es el agujero negro
04:05en sí. Los científicos teorizan que la verdadera forma de un agujero negro es más pequeña y densa
04:11que una estrella de neutrones. De hecho, es probable que sea infinitamente pequeño e infinitamente
04:17denso. Una singularidad que emite fuerzas que deforman el tiempo y el espacio mismo. Sin embargo,
04:23no lo sabemos. Y la razón por la que no lo sabemos es el horizonte de sucesos. Toda masa ejerce
04:30gravedad.
04:31Lo sabemos desde los días de Newton. Sin embargo, cuando Einstein publicó su teoría de la relatividad
04:37general, un contemporáneo suyo llamado Karl Schwarzschild especuló que a partir de ella
04:43podrían existir objetos tan masivos que pudieran crear suficiente gravedad que ni la luz misma no
04:49pudiera escapar. Y si incluso los fotones de luz sin masa no pueden salir, nada puede. Cuando miras una
04:56imagen de un agujero negro, no estás viendo el agujero negro en sí. Estás viendo el horizonte de
05:01ventos a su alrededor, la línea que delimita dónde la gravedad se ha vuelto tan poderosa que la luz ya
05:07no
05:07puede escapar. No hay nada más que oscuridad. Y por si su efecto sobre el espacio no fuera
05:13suficiente, los agujeros negros también influyen en el mismísimo tiempo. Y es que, según Einstein,
05:21el espacio y el tiempo están inseparablemente conectados, y la masa deforma el espacio-tiempo.
05:26El punto de masa infinita de la singularidad deforma tanto el espacio-tiempo que el horizonte
05:32de ventos también marca el punto donde el tiempo se detiene. Dentro del horizonte de ventos,
05:38el espacio y el tiempo básicamente dejan de existir. No hay un dónde ni un cuándo.
05:45Esto produce un fenómeno interesante para un observador externo que observa cómo la materia
05:51cae en un agujero negro. Desde su perspectiva, a medida que la materia se acerca al agujero negro,
05:57se ralentiza hasta justo antes del horizonte de ventos, donde se detendrá por completo. Nunca lo
06:03verás cruzar el horizonte de ventos, no habrá un momento de absorción. En cambio, se atenuará
06:10gradualmente hasta que ya no puedas verlo. Cuando se teorizó por primera vez, los astrofísicos no
06:16estaban seguros de si los agujeros negros eran reales. Fue solo 40 años después que se registró la
06:22primera evidencia de un agujero negro. En 1964, utilizando satélites de rayos X recién desarrollados,
06:30los científicos notaron un objeto en la constelación de Cygnus que parecía estar emitiendo una gran
06:35cantidad de rayos X. Sin embargo, los científicos no pudieron ver el objeto en sí. Les sorprendió
06:42porque si era una estrella debería emitir luz visible, así como radiación de rayos X. Los
06:47científicos llamaron a este objeto Cygnus X1. En 1970, a medida que avanzaban los telescopios,
06:55notaron que fuera lo que fuera Cygnus X1, había formado una órbita binaria con una estrella en su
07:00sistema, y esto ayudó a los científicos a calcular su masa. Descubrieron que este objeto invisible era
07:0715 veces más masivo que el Sol. Como la estrella de neutrones más densa tenía un límite de 3 veces
07:13la
07:13masa del Sol, los científicos se dieron cuenta de que este era probablemente el primer agujero negro
07:19descubierto. Desde entonces hemos descubierto muchos agujeros negros. Los supermasivos parecen
07:26existir en el centro de las galaxias, e incluso hemos logrado tomar fotos de uno, una mancha oscura
07:32contra un anillo de materia rodeándolo, su disco de acreción. Y así es como los agujeros negros se
07:39pueden detectar a través de rayos X. Si bien los agujeros negros no pueden emitir radiación
07:44electromagnética por sí mismos, los rayos X que provienen de ellos se originan en sus discos de
07:49acreción, donde la materia que cae se calienta a millones de grados centígrados a través de una
07:54intensa fricción. Los agujeros negros sin materia a su alrededor son básicamente invisibles, sin el
08:00brillante disco de acreción que los delate. Los agujeros negros todavía son un campo en desarrollo en la
08:06física y no hay mucho para abordar. Por lo que hemos aprendido hasta ahora es posible que te
08:11preguntes si un agujero negro podría dejar de ser un agujero negro alguna vez, o crecerá para siempre
08:17hasta que no quede materia o radiación en el universo. Parecería que así era. Sin embargo, en 1974, en su
08:27artículo titulado Explosiones de agujeros negros, el físico Stephen Hawking postuló que en realidad había
08:34una forma en que la energía, y por lo tanto la masa, podían escapar de un agujero negro. Pero para
08:40entender
08:40por qué, tenemos que sumergirnos en una teoría extremadamente extraña. Necesitamos examinar algunos
08:47principios de la mecánica cuántica. Pero antes, déjame hacerte una pregunta difícil. ¿Qué es la nada?
08:56Imagina por un segundo una parcela del espacio sin nada dentro. No hay átomos de polvo espacial ni
09:02siquiera radiación pasando a través. Parecería que nada existe allí. Pero, ¿estás seguro que no hay
09:08nada? Algo fundamental existe aquí, y para explicarlo, hablemos de un haz de luz que viaja a través de la
09:16nada. Si estás familiarizado con las propiedades de la luz, sabrás que la luz es en realidad ondas de
09:22carga eléctrica y magnética que se propagan constantemente entre sí en línea recta. Sin
09:28embargo, echemos un vistazo a la palabra onda. Una ola en el mar es la propagación de la energía
09:34que se mueve a través del agua. Si nos fijamos en una partícula individual de agua, en realidad no va
09:40a ninguna parte, o se mueve muy poquito. Y sin embargo, debido a que pasa energía a los átomos que
09:46están a su lado, la energía viaja hacia la orilla en un movimiento constante que llega hasta la
09:51playa. Del mismo modo, una onda de sonido se mueve al pasar energía entre las partículas de aire,
09:58con cada partícula solo moviéndose un poco, energizándose y luego pasando esa energía a la
10:04siguiente partícula. Pero en nuestro vacío del espacio, donde no hay nada en él, donde nuestro
10:10fotón de luz viaja en ondas, ¿cómo es posible que pueda ondear? Esto insinúa algo fundamental que
10:17existe incluso en la nada, un tejido que compone la realidad misma. Los físicos cuánticos llaman a
10:25este algo un campo cuántico. Los campos cuánticos son difíciles de entender, pero son fundamentales
10:31cuando se trata de comprender el destino final de un agujero negro. Y esto es algo, para lo que
10:36espero me acompañéis en el próximo episodio, donde exploraremos esto en profundidad y con suerte de
10:43una manera comprensible que todo el mundo pueda entender. No te pierdas mis otros vídeos para
10:48seguir aprendiendo. Un saludo y nos vemos en el futuro.
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