¿Y si te digo que el agujero negro (Sagitario A *) en el centro de nuestra galaxia fotografiado recientemente puede hacernos viajar más rápido que la luz?
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00:00Con frecuencia, nos imaginamos los agujeros negros como algo destructivo.
00:04Absorben todo lo que está a su alcance y no se escapa nada.
00:08Representan el fin, la destrucción final del universo.
00:12Sin embargo, ¿qué pasaría si te dijera que nuestro agujero negro recién fotografiado por el ESO
00:17podría ser nuestra salvación?
00:20¿Nos podría proporcionar los medios para viajar más rápido que la luz?
00:23Y solucionar la crisis energética de una forma que hasta hace poco ni siquiera podíamos concebir.
00:30Y, como cabría esperar, los agujeros negros lo logran alterando el propio tejido de la realidad
00:37y anulando por completo todas nuestras intuiciones sobre las leyes de la física.
00:42Quizás deberíamos mirar a nuestro agujero negro desde una perspectiva muy distinta.
00:47Acompáñame en mi serie sobre agujeros negros,
00:49donde nuevamente nuestro cerebro explotará con el increíble potencial
00:54y las enrevesadas propiedades de estos monstruos cósmicos.
00:58Espero haberme ganado tu me gusta y suscripción al final de este vídeo.
01:04Anteriormente en esta serie he hablado sobre la formación de los agujeros negros,
01:08incluyendo aspectos sobre el horizonte de eventos,
01:11cómo se crean y cómo es posible que terminen.
01:14Pero para comprender cómo un agujero negro ignora las limitaciones
01:17de los viajes más rápidos que la luz
01:19y lo hace de una forma que puede aprovecharse
01:22sin tener que entrar en el horizonte de eventos,
01:25y cómo produce energía casi ilimitada al mismo tiempo,
01:29tendremos que entender más sobre las características de los agujeros negros
01:32de lo que hemos tratado hasta ahora.
01:35Así que, para recapitular, ¿qué es un agujero negro?
01:38Simplificando, un agujero negro es un objeto en el espacio
01:41que es tan masivo y denso
01:43que la gravedad que genera es demasiado poderosa para que algo escape de él.
01:48Estamos familiarizados con la icónica esfera negra que rodea un agujero negro.
01:52Eso es el horizonte de eventos del agujero negro.
01:55Esta esfera es el punto de demarcación entre la gravedad escapable y la inexorable.
02:00Dado que la atracción gravitacional aumenta cuanto más nos acercamos a un agujero negro,
02:05una vez que se rebasa el horizonte de eventos,
02:07nada, ni siquiera la luz, puede viajar lo suficientemente rápido como para escapar.
02:13Sin embargo, es muy difícil saber algo sobre las características de un agujero negro,
02:17porque, precisamente debido al horizonte de eventos, no es posible ver cómo es su interior.
02:22De hecho, solo podemos decir tres cosas sobre los agujeros negros con cierta certeza.
02:28Tienen masa,
02:29tienen carga,
02:31y tienen momento angular.
02:33Es posible que te preguntes cómo sabemos todo esto sobre los agujeros negros,
02:38dado que ninguna partícula, ni siquiera la luz, puede escapar de ellos y darnos información.
02:42Estas tres características claves representan aspectos de los agujeros negros
02:47que podemos percibir fuera del horizonte de eventos.
02:50La carga, por ejemplo, funciona de la misma manera alrededor de un agujero negro
02:54que alrededor de cualquier otro objeto cargado.
02:57Es decir, si un agujero negro está cargado,
03:00entonces atraerá objetos de una carga diferente a la suya
03:03y repelerá cuerpos con su misma carga.
03:06Son como un imán gigante,
03:08que empuja y atrae lo que los rodea.
03:11Los científicos pueden rastrear los objetos que se acercan a un agujero negro,
03:15y al ver la rapidez con la que se mueven hacia ellos ciertos objetos cargados,
03:19pueden predecir la carga del propio agujero negro.
03:23En este sentido, la masa interviene igualmente.
03:26La masa de un agujero negro también se hace notar fuera de la esfera de su horizonte de eventos.
03:31De hecho, es la responsable de la formación del horizonte de eventos en sí mismo.
03:35Esto se debe a que la masa crea la gravedad,
03:38y lo hace de forma bastante lineal,
03:40de acuerdo con los mismos principios establecidos en la ley de Gauss,
03:44el cual es un teorema conocido en el campo del electromagnetismo,
03:48que también tiene un análogo gravitacional.
03:51Así, también es posible calcular la masa considerando la distancia a la que se encuentran dos objetos
03:56antes de que empiecen a acelerar uno hacia el otro, y la rapidez con la que lo hacen.
04:01Por ello, para esto es necesario también considerar la carga,
04:05o los resultados podrían ser inexactos.
04:07Por último, tenemos el momento angular o rotación.
04:11Es posible identificar la rotación de un objeto de gran masa,
04:14y en un momento te explicaré cómo.
04:16Por ahora, vamos a darlo por hecho,
04:19y reconocer que los agujeros negros son ciertamente objetos de descomunal masa.
04:25Existen agujeros negros de distintos tamaños.
04:27Los más pequeños, conocidos como microagujeros negros,
04:31tienen una masa comparable a la de nuestra Luna,
04:34es decir, 7,35 por 10 elevado a la 22 kilogramos.
04:39Todo en un espacio de solo 0,2 milímetros de diámetro, lo cual es increíble.
04:44Esto nos da una idea de lo denso que puede ser un agujero negro,
04:47siendo más fino que un cabello humano, pero con la masa de la Luna,
04:51y eso es solo en los más pequeños.
04:54Los agujeros negros estelares tienen una masa equivalente a 10 veces nuestro Sol,
04:58y un diámetro de 60 kilómetros.
05:01Los agujeros negros intermedios tienen la masa de 1,000 soles con un diámetro de 2,000 kilómetros,
05:07lo cual sigue siendo más pequeño que el planeta Tierra.
05:10Los agujeros negros más grandes sí que nos empequeñecen,
05:14con unas masas entre 100.000 y 10 millones de veces la masa del Sol,
05:18y tamaños que van de 0,01 a 400 unidades astronómicas,
05:23siendo una unidad astronómica la distancia media que hay de la Tierra al Sol.
05:27Ahora bien, además de estas tres características,
05:30en teoría no hay otras diferencias distinguibles entre agujeros negros.
05:34Si pusiéramos dos agujeros negros en la misma habitación con la misma masa, carga y rotación,
05:39sería imposible distinguirlos.
05:41Sin embargo, estas tres características son más que suficientes
05:45para provocar algunos efectos interesantes en los alrededores de un agujero negro.
05:50Viajar dentro de un agujero negro es imposible.
05:52El espacio y el tiempo se descomponen más allá del horizonte de eventos.
05:56Pero creemos saber algunas cosas que deben existir dentro de un agujero negro.
06:01Creemos que en el corazón de un agujero negro se encuentra la singularidad.
06:04En realidad, la singularidad es el agujero negro en sí mismo.
06:08Anteriormente, cuando hablamos de tamaños,
06:10se trataba solo del diámetro del horizonte de eventos.
06:13Como ya dijimos, no sabemos con certeza qué hay en el interior de un agujero negro,
06:18porque la luz no puede escapar de él.
06:20No obstante, se sabe que en un espacio infinitamente pequeño,
06:23hay un punto en el que toda la masa del agujero negro está compactada de forma que es infinitamente densa.
06:30En los modelos más sencillos de agujeros negros, los que no están en movimiento,
06:34este es solo un punto.
06:36En un agujero negro que rota, se trata más bien de un pequeño anillo giratorio.
06:40De lo contrario, sería difícil definir el giro para un punto que no tiene volumen.
06:44La física se vuelve muy extraña alrededor de un agujero negro de este tipo.
06:49Por ejemplo, en ciertos escenarios, es matemáticamente posible hacer cosas muy extrañas,
06:55como encontrarse con tu yo del pasado.
06:58Esto tiene algunas implicaciones inquietantes para la causalidad y las paradojas de los viajes en el tiempo,
07:04como la paradoja del abuelo,
07:05por lo que probablemente solo indica con certeza que nuestras ideas sobre las singularidades
07:10no son del todo correctas todavía.
07:13La singularidad es tan pequeña que necesitaríamos combinar satisfactoriamente
07:17la teoría cuántica y la teoría de la relatividad general
07:20para explicar adecuadamente lo que sucede dentro de un agujero negro.
07:24Y esto todavía no lo hemos logrado.
07:26Puede que algún día resulte que las singularidades no existen en absoluto en el corazón de los agujeros negros.
07:32Pero hasta aquí llegan nuestros conocimientos por ahora.
07:36Independientemente de lo que haya en el interior de un agujero negro,
07:38este es capaz de impulsar los motores más rápido que la velocidad de la luz,
07:43ya que, como la mayoría de los objetos del universo, es capaz de girar.
07:47Y ¡oh, vaya si gira!
07:49Si viajáramos desde el centro del agujero negro,
07:52atravesaríamos el horizonte de eventos sin mucha fanfarria.
07:55En realidad, el horizonte de sucesos no puede detectarse como tal,
07:59aunque una persona que se encuentre fuera del agujero negro
08:02podría ver cómo nos ralentizamos hasta detenernos mientras lo cruzamos.
08:06Pero, desde nuestra perspectiva, podría parecer que el tiempo fluye normal.
08:10Es decir, que el tiempo fluye normal para nosotros,
08:14pero el universo fuera del agujero negro sigue su curso en tan solo un instante,
08:18porque el tiempo fuera viaja muy rápido en comparación con el nuestro.
08:22Esta es la esencia de la relatividad,
08:25y hablamos más de ella en otro vídeo que puedes ver por aquí.
08:28De hecho, la única evidencia que puedes tener de que has cruzado el horizonte de eventos
08:32es por algo que existe justo fuera de él, y se denomina la fotosfera.
08:37En una zona justo fuera del horizonte de eventos,
08:39existe un punto en el espacio donde, si un fotón entra con el ángulo correcto,
08:44entrará en una órbita perfecta alrededor del agujero negro
08:47de la misma manera que la Luna órbita perfectamente a la Tierra.
08:50Dicha zona infinitesimal se conoce como la fotosfera,
08:54y dado el número de fotones que ha absorbido un agujero negro
08:57durante sus millones de años de vida, probablemente esté repleta de fotones.
09:02Es muy posible que te cueza vivo instantáneamente nada más cruzar.
09:07Sin embargo, es justo fuera de este punto donde encontramos lo que nos interesa,
09:12la ergosfera.
09:13Esta es la zona que rodea un agujero negro donde podemos detectar más fácilmente su rotación,
09:19y esto es así porque en esta zona es imposible no estar en movimiento.
09:23En efecto, la masa afecta al espacio.
09:26Lo vemos en la curva del recorrido de un objeto por esta región del espacio.
09:31Sin embargo, sería más exacto decir que la masa arrastra el espacio que la rodea.
09:37Cuando se desplaza por el espacio, arrastra un poco de ese espacio con su movimiento,
09:41y cuando un objeto tan masivo como un agujero negro gira,
09:44se produce un efecto conocido como arrastre de referencias.
09:48En pocas palabras, la realidad que rodea al agujero negro
09:51comienza a girar en un remolino contra el que no se puede luchar.
09:55Como en un remolino, todo lo que está atrapado en la ergosfera gira alrededor del agujero negro,
10:01porque el sistema de referencia en el que se encuentra es arrastrado.
10:05Es como cuando una persona se mueve al pararse en una pasarela mecánica.
10:10Cuanto mayor es la rotación del objeto masivo, más rápido ocurre esto.
10:15Y en la ergosfera, esto puede ocurrir a una velocidad tan rápida
10:19que en el horizonte de eventos el espacio se mueve más rápido que la velocidad de la luz.
10:24Habría que viajar más rápido que la velocidad de la luz en la dirección opuesta
10:28solo para permanecer quieto relativamente desde el punto de vista de un observador externo,
10:33lo cual, por supuesto, es imposible.
10:35¿Pero no va esto en contra de las leyes de la física?
10:39¿No dijo Einstein que nada puede viajar más rápido que la velocidad de la luz?
10:43La respuesta es sí, pero los agujeros negros han encontrado una interesante excepción,
10:49porque esta regla solo se aplica localmente.
10:52Justo donde estás, en tu sistema de referencia, nada puede ir más rápido que la velocidad de la luz.
10:57Pero gracias a la relatividad, es posible que los sistemas de referencia se alejen unos de otros tan rápidamente
11:04que la materia en ellos parece romper la barrera de la luz desde tu punto de vista.
11:09Pero si te movieras junto a ellos en su sistema de referencia, parecerían ir más despacio
11:14y empezarían a obedecer de nuevo las leyes de la física.
11:18Es un fenómeno muy extraño, pero el arrastre de referencias es una realidad.
11:22Los científicos pueden conocer el giro de un agujero negro midiendo su arrastre.
11:28Y además, según un científico llamado Roger Penrose, puede haber una forma de aprovecharlo.
11:34Si se envía un cohete a esta zona de la ergosfera, el cohete se aceleraría al quedar atrapado en un
11:40remolino de arrastre.
11:41Una vez que hubiera ganado suficiente velocidad, podría disparar su propulsor en una dirección tal
11:46que se empujara a sí mismo fuera de la referencia de arrastre, pero ahora viajando a una velocidad mucho mayor.
11:52Este método, denominado proceso de Penrose, podría hipotéticamente proporcionarle una energía equivalente
11:58a un 20% de la masa de su cohete.
12:01Puede que eso no parezca mucho, pero recuerda que según la fórmula E igual mc al cuadrado de Einstein,
12:07ese 20% de masa produciría una energía igual a sí misma por 299.792.458 al cuadrado.
12:17Eso es mucha energía.
12:19De manera que, para aprovechar esta gigantesca cantidad de energía cinética, lo único que
12:24habría que hacer es viajar a nuestro agujero negro, que está a unos 3.000 años luz, y
12:29entrar en su ergosfera con un cohete capaz de sobrevivir las intensas fuerzas gravitatorias
12:34que allí se producen.
12:35Lo ideal sería encontrar uno que no estuviera rodeado por un disco de acreción, ya que estos
12:40alcanzan temperaturas de millones de grados al girar a velocidades cercanas a la luz, y son
12:45capaces de transformar los sólidos a gas y plasma.
12:48Ya entiendes lo que quiero decir.
12:50Es fácil, ¿no?
12:52Ja, vale.
12:53Esto tal vez sea poco práctico.
12:55Pero las implicaciones físicas de los agujeros negros, a través del arrastre de referencias,
13:00podrían ofrecernos la clave para superar algún día la barrera de la luz de verdad,
13:04no yendo a nosotros mismos más rápidos que la luz, sino convenciendo de alguna manera
13:09al sistema de referencia en el que nos encontramos para que viaje a esas velocidades exorbitantemente
13:14rápidas, al igual que lo hacen alrededor de un agujero negro.
13:18Aunque, si esto requiere la energía de un agujero negro para lograrlo, puede que no tengamos
13:22suerte.
13:23De todos modos, es una visión increíble de lo que se podría lograr, y los científicos
13:28ya están estudiando el potencial del arrastre de referencias para futuros viajes, pero quizás
13:33este sea un tema para otro vídeo.
13:35Todo esto pone de manifiesto, una vez más, que nuestro universo es muy diferente de lo
13:39que podríamos haber imaginado.
13:41Y dicho esto, me despido.
13:44Un abrazo y nos vemos en el futuro.
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