00:00Caer en un agujero negro es mucho más difícil de lo que parece. Lo lógico sería pensar que
00:05es fácil. Después de todo, ¿acaso no son inescapables? Literalmente, las mayores fuentes
00:11de gravedad que existen. ¿No debería ser más fácil caer en ellos que en cualquier otro lado
00:15del universo? Pensarás que es así, pero paradójicamente tu intuición está equivocada.
00:22Estos devoradores galácticos son uno de los lugares más difíciles de alcanzar. Tanto que
00:27durante su vida, Einstein creía que no se podía entrar en ellos. Y no solo eso, sino
00:32que los agujeros negros podrían incluso expulsarte de ellos a velocidades cercanas a la luz. ¿Quieres
00:39saber por qué? Bueno, vamos a averiguarlo. Hoy te explicaré cómo los agujeros negros
00:46desafían el sentido común, y descubriremos sus increíbles efectos en el espacio y la
00:51materia. Literalmente, no hay nada parecido en el resto del universo.
00:57A estas alturas, si has visto los otros vídeos de mi serie sobre agujeros negros, estarás
01:03familiarizado con sus características. Son objetos increíblemente densos que tienen tanta
01:08masa en un área tan pequeña que la curvatura del espacio se ha vuelto infinita. Esto significa
01:14que ningún objeto puede escapar de un agujero negro una vez que pasa el horizonte de Ventos. Ni
01:19siquiera la luz puede superar la aceleración causada por la increíble gravedad de estos
01:23objetos. Así pues, ¿por qué son tan difíciles de acceder? Como un tobogán que se vuelve más y más
01:31empinado, pensarás que acelerarás más y más a medida que te acercas al agujero negro. Sin embargo,
01:37si bien esto es correcto, también es inexacto. Aceleras tanto que tu velocidad comenzará a acercarse
01:44a la de la luz. Y sin embargo, en casi todas las circunstancias, no te acercarás al centro
01:50del agujero negro. Y no estoy hablando de una extraña peculiaridad del tiempo o de la
01:55realidad, sino de algo que es observable desde cualquier punto de referencia desde el que
02:00estés mirando. ¿Estás confundido? Déjame explicarte a través de un ejemplo del mundo
02:06real, de algo llamado disco de acreción. Los agujeros negros son en esencia muy simples. En
02:13el conocido como el teorema sin pelo, se dice que los agujeros negros carecen de casi cualquier
02:18característica, como una cabeza con, bueno, nada en ella. Las características de un agujero negro
02:25suelen ser muy básicas. Tienen carga, masa y rotación. Y eso es todo. Lo hablamos en mi último
02:31vídeo, que puedes ver por aquí. Como tal, los discos de acreción no son en realidad una parte de los
02:37agujeros negros. Los agujeros negros pueden existir sin ellos, en remanso, oscuros e indetectables.
02:44Sin embargo, cuando la masa, como una estrella desafortunada, pasa demasiado cerca de la atracción
02:49del agujero negro, puede ser desgarrada por las enormes fuerzas en juego y succionada hacia el centro
02:55del agujero negro. Sin embargo, por extraño que parezca, esta materia no cae inmediatamente al
03:01horizonte de ventos. En cambio, la materia generalmente se descompone en un anillo que
03:06orbita alrededor del agujero fuera del horizonte de ventos. Si bien eventualmente todo acaba cayendo,
03:12este proceso puede llevar mucho tiempo. Algunos discos de acreción tardan entre 100 y 1000 millones
03:17de años en ser absorbidos por completo. Pero, ¿qué está pasando aquí? ¿Por qué la materia no cae
03:24directamente en el agujero negro? La respuesta es un sorprendente principio de la física, conocido
03:29como conservación del momento. Descrito por primera vez por el matemático John Wallis en 1670 y luego
03:37expandido por su contemporáneo Newton una década más tarde, la idea es la siguiente. En un grupo de
03:43objetos, el movimiento de estos objetos, también conocido como su momento, colectivamente siempre
03:48debe seguir siendo el mismo. Si una partícula con momento choca contra otra partícula que está parada
03:54y ambas rebotan, la cantidad de movimiento total de las dos partículas debe ser igual a la
03:59cantidad de la primera partícula por sí sola. No se puede perder el impulso. Un cohete con impulso
04:05cero solo puede generar impulso disparando su propulsor en la dirección opuesta. Una vez que
04:11sumas la cantidad de impulso impartido al aire por el propulsor que baja y la cantidad de impulso que le
04:16da al cohete al subir, entonces el impulso ascendente y el impulso descendente son iguales, lo que da como
04:22resultado el mismo impulso neto cero que tenías al empezar. Esto rompe nuestras expectativas. Después
04:29de todo, nosotros como humanos a menudo nos detenemos y caminamos, aparentemente sin obedecer
04:35esta ley. Sin embargo, si evalúas todas las partículas involucradas, esta ley siempre se cumple.
04:41Te costaría moverte a cualquier lugar sin un suelo contra el que pisar. El impulso impartido al piso
04:48debe ser igual a la cantidad de impulso impartido a ti, pero en la dirección opuesta. Simplemente no
04:53lo notas, porque el piso es mucho más grande. La cantidad de impulso que le da no lo mueve.
05:00Pero, ¿qué tiene que ver esto con caer en un agujero negro? Bueno, veamos otro ejemplo relacionado
05:06con el momento angular. Imagina una bailarina que tiene los brazos extendidos y gira sobre un solo
05:12punto. Las partículas en sus manos tienen impulso. Se están moviendo a una cierta distancia en una
05:18cierta cantidad de tiempo. Sin embargo, luego recoge sus brazos cerca de su cuerpo. ¿Y qué
05:24sucede? Pues de repente comienza a girar mucho más rápido. Este es un ejemplo clásico de conservación
05:30del impulso. Verás, el impulso en las manos todavía está tratando de viajar a la misma velocidad a la
05:36que viajaba anteriormente. Sin embargo, de repente, debido a que está más cerca del cuerpo, ahora
05:42viaja a una distancia menor, pero lo hace a la misma velocidad. Efectivamente, tiene mucha menos
05:47distancia que recorrer para completar una vuelta, y como resultado, lo hace más rápido. Esto hace que
05:54la bailarina gire más rápido cuando recoge los brazos y más lento cuando los estira. Ahora imagina esto
06:01en escala cósmica. La materia no suele caer en línea recta hacia un agujero negro. Casi siempre se
06:08curvará y comenzará a girar en espiral, atrapada en la gravedad del agujero negro. Ahora tiene momento
06:13angular. A medida que se acerca al centro del agujero negro, comienza a acelerar, moviéndose a la misma
06:19velocidad en una órbita cada vez más estrecha, acelerando a medida que se acerca al centro de
06:25gravedad, al igual que la bailarina. ¿Y qué crees que pasa a medida que cae? Pues que gira cada vez
06:31más rápido, me dirás. Sin embargo, a diferencia de la bailarina, la materia tiene que lidiar con la
06:38velocidad de la luz. Nada en el universo puede viajar más rápido que la luz. Esta es una ley
06:43descubierta por Einstein. Entonces, ¿qué sucede a medida que la materia cae más y más en el agujero
06:48negro? Debido a las fuerzas y la curvatura involucradas, finalmente llega un punto en el que no
06:53puede ir más rápido. Ha llegado al tope. Y debido a que no puede girar más rápido, no puede caer
07:00más
07:00en el agujero negro. Esto tiene varios efectos. Para empezar, como puedes imaginar, crea fricción.
07:07Toda esta materia girando a velocidades vertiginosas alrededor del borde del horizonte
07:12de eventos comienza a chocar entre sí. Y cuando esto ocurre a velocidades cercanas a la luz, las cosas
07:18se calientan mucho. La materia en el disco de acreción de un agujero negro puede alcanzar
07:23temperaturas de hasta 10 millones de Kelvin. Esto es suficiente para derretirlo todo hasta
07:29convertirlo en plasma. Todas estas colisiones constantes golpean a los átomos involucrados,
07:34haciendo que emitan más y más energía. Esto reduce su masa. Entre el 10 y el 40% de la
07:41masa de un átomo se emite de esta manera en forma de energía, que luego se irradia por
07:46todo el universo. Como referencia, la fusión nuclear, el proceso que tiene lugar en el
07:52Sol, convierte solo alrededor del 0,7% de la masa en energía. Considerando cómo brilla
07:59nuestro Sol, al 0,7%, imagina cómo lo hace el disco de acreción de un agujero negro.
08:06Los discos más brillantes se conocen como cuásares y pueden alcanzar brillos que superan
08:11mil veces el total de todas las estrellas de la Vía Láctea combinadas. La buena noticia
08:17es que, al menos, parte del impulso comienza a perderse con la energía que se desprende.
08:22Más energía se pierde al impartirla a la materia más afuera del disco, ya que las partículas
08:28que se mueven más rápido chocan con las más lentas, dándoles un empujón adicional y
08:32ralentizándose ellas mismas. De esta forma, la materia comienza a perder su momento angular,
08:38y finalmente comienza a caer en el agujero negro propiamente. Pero se puede perder aún
08:43más impulso a través de una de las características más llamativas de los cuásares, sus chorros.
08:49No entendemos bien estos chorros, cómo se forman y de qué están compuestos. Y solo
08:54una pequeña fracción de los agujeros negros con discos de acreción los generan, pero las
08:59teorías actuales sugieren que son causados por fuerzas magnéticas creadas por el disco
09:03de acreción giratorio, o incluso el poder de rotación del propio agujero negro, que
09:08extrae material del disco de acreción y lo lanza al espacio. Es probable que a medida
09:14que gira el disco de acreción, se formen campos magnéticos de acuerdo con la ley de
09:18Ampere, debido a la cantidad de partículas cargadas eléctricamente en movimiento. El poder
09:24y la forma de estos campos son tales que solo hay un estrecho canal en los polos norte y sur
09:29del agujero negro para que escapen las partículas. Estos campos magnéticos pueden funcionar de una
09:35manera similar al estriado de un rifle, encauzar las partículas a través de un cañón estrecho.
09:41Estas partículas que se mueven a velocidades casi relativistas solo pueden ir en una dirección,
09:47aunque todavía no sabemos muy bien por qué. Tal vez sean como una tetera, disparando a través
09:53del único espacio libre de esta increíble presión térmica y gravitacional. Y cuando salen, vaya si
10:01salen. Estos chorros relativistas viajan más lejos que las galaxias de las que se originaron,
10:06y a menudo tienen millones, sino miles de millones de años luz de largo. Un chorro con el nombrecito
10:13de PSOJ352.4034-15.3373 PJ352-15 para abreviar, emite rayos X que alcanzan la Tierra desde 12.700
10:29millones de años luz de distancia, aunque débilmente. Esto se debe a que la radiación producida por tales
10:35chorros está enfocada en una dirección. En un efecto conocido como emisión relativista o efecto
10:41de faro, cuando el rayo se aleja de nosotros, es mucho más difícil de ver. Tomemos, por ejemplo,
10:48la ahora famosa galaxia M87. Aquí, muy claramente, el Hubble detecta un chorro relativista. Este es el
10:56que viene hacia nosotros. Es muy probable que haya otro chorro, pero no podemos verlo porque va en la
11:01dirección opuesta. Vale la pena señalar que esta energía no proviene directamente del agujero negro.
11:07Recuerda, nada puede escapar de un agujero negro. En cambio, la materia y la radiación provienen del
11:13disco de acreción que rodea al agujero negro. Y recuerda también que esto es todavía teórico.
11:19Podemos verlos, incluso observarlos moviéndose en el tiempo, pero no los entendemos completamente ni
11:26cómo se originan exactamente. Nuestra comprensión de los discos de acreción ni siquiera explica
11:32completamente la conservación del momento. Todavía hay cierto misterio sobre a dónde va todo el impulso,
11:38pero la abrumadora escala de fuerzas es innegable. Einstein pudo haberse equivocado. Sí, es posible caer
11:45en un agujero negro. Pero cuando algunos agujeros negros disparan a velocidades relativistas a
11:52distancias que abarcan galaxias, bueno, es evidente que también es difícil caerse en ellos. Y si también
12:00tomas en cuenta la fuerza de la materia a millones de grados de temperatura, empujándote mientras intenta
12:06perder su propio impulso, tal vez lo quieras acercarte.
Comentarios