Un poco de luz en lo más negro, la levedad humana sobre lo más denso, sus espejos y sus fórmulas y sus máquinas encima de los más grandes enigmas. Cuando hablamos de los agujeros negros se trata sobre todo de sondear nuestra ignorancia.

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El extraño encanto de lo inútil

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Por GUILLERMO CARDONA
Ilustración de Laura Ospina Montoya

El 5 de mayo pasado la humanidad pudo contemplar por primera vez una auténtica primicia cósmica, una imagen bastante fiel de cómo puede lucir el agujero negro Sagitario A, ese “gigante gentil” que ocupa el centro de la Vía Láctea, la galaxia en cuyo vecindario se encuentra nuestra estrella local y el pequeño planeta donde habitamos. Una noticia que se regó como pólvora en medios de comunicación y redes sociales.

Con un diámetro de sesenta millones de kilómetros (poco más o menos la órbita de Mercurio), se estima que Sagitario A tiene una masa equivalente a cuatro millones de veces la de nuestro Sol, aunque no se puede saber a ciencia cierta cuál pueda ser el tamaño real de esa estrella oscura (en cualquier caso lo que se multiplica es la densidad, no el volumen), puesto que lo que vemos es apenas la boca insaciable del agujero, la sombra que delimita el llamado horizonte de sucesos por donde se desliza la materia circundante hacia ese objeto que se escapa a toda comprensión y del cual solo sabemos que es tal su poder gravitacional que nada escapa de su interior, ni siquiera la luz.

Sin embargo, nuestro agujero negro, a escasos 27 000 años luz de distancia, resulta casi inofensivo al lado, por ejemplo, del que se encuentra en el centro de la galaxia Messier 87, 55 millones de años luz de la Tierra en la constelación de Virgo, con una masa equivalente a siete mil millones de soles y un diámetro de cuarenta mil millones de kilómetros, cuya imagen se conoció en 2019.

Lo que vemos en ambas imágenes (la de Sagitario A y Messier 87) es el resultado del trabajo de unos trescientos investigadores de ochenta institutos en todo el mundo, reunidos en el proyecto Telescopio Horizonte de Sucesos (ETH por sus siglas en inglés), cuyas observaciones para Sagitario A se realizaron durante varias noches en 2017. Gracias a la utilización de ocho radio observatorios existentes en todo el planeta, lograron formar “un solo telescopio virtual” del tamaño de la Tierra. En esta maratón ininterrumpida de observaciones se almacenaron cientos de miles de gigabytes de información digital de rayos de luz, fuerzas gravitatorias, velocidades de desplazamiento de las estrellas más cercanas a esos monstruos devoradores de materia, entre otros datos valiosos y relevantes. Toda una proeza tecnológica, considerando que la más inmutable de las leyes del universo es que en el universo nada se queda quieto y más bien tiende a moverse a velocidades astronómicas.

Solo para comenzar, la Tierra gira alrededor de su eje a más de 1500 km/h, orbita alrededor del Sol a unos cien mil km/h, mientras que el Sol viaja alrededor de la Vía Láctea (y nosotros con él) a unos cómodos 792 mil km/h. Algo que obviamente dificulta mantener al objeto observado en un encuadre perfectamente quieto para su adecuada observación.

Durante cinco años se usaron supercomputadoras para combinar y analizar todos los datos obtenidos, compilando al mismo tiempo una biblioteca de agujeros negros simulados para compararlos con lo que encontraban en las observaciones.

El resultado, una traducción gráfica de toda esta información para ilustrar cómo se verían estos conspicuos objetos cósmicos si pudiéramos avistarlos a través de un telescopio.

Es más lo que no sabemos

Pese al abundante cubrimiento noticioso, son muchas más las dudas que dejan un acontecimiento y una observación de este calibre. Y siempre quedan por explicar aspectos esenciales para una comprensión al menos aproximada de estos fenómenos celestes.

Para tratar de adentrarnos en este intrincado asunto, conversamos con Jorge Iván Zuluaga, experto en astrofísica y profesor titular de Física y Astronomía de la Universidad de Antioquia, gran divulgador científico y recordado entre otras cosas por la reconstrucción de la órbita, la composición y la velocidad del meteorito que cayó en la región rusa de Cheliábinsk en 2013, a partir de fotografías y videos grabados por ciudadanos comunes y corrientes y compartidos por Facebook y YouTube (ver el número 43 de Universo Centro).

Sobre las imágenes de Messier 87 y Sagitario A, el profesor Zuluaga afirma que “lo más parecido que se me ocurre en comparación es una ecografía que, sin ser una foto, nos permite distinguir lo que ocurre en el vientre materno, pero a partir de ondas de sonido que van y vuelven del aparato al objeto observado, para darnos una idea de la forma y el tamaño del feto y que nos permite apreciar ciertos detalles del cuerpo y hasta el sexo del bebé”.

Con relación a la masa de Sagitario A (que permanece invisible), el profesor Zuluaga asegura que es relativamente fácil de calcular, detectando la masa de las estrellas que orbitan el agujero negro y su velocidad, de donde se puede deducir la fuerza gravitacional del agujero y, en consecuencia, la cantidad de materia que alberga.

El extraño encanto de lo inútil

Sobre las consecuencias que se puedan derivar de esta hazaña científica, el profesor Zuluaga afirma que “cuando los humanos fuimos a la Luna eso no tenía ninguna intención práctica. No fuimos a construir algo, no sé, un observatorio por allá, ni era con la intención de explotar minerales o establecer un campamento. Realmente era algo completamente inútil. Lo que pasó, fue que esa demostración tecnológica sirvió para muchas cosas. Por ejemplo, multiplicó las vocaciones científicas. Hay una generación completa de niños y niñas de los Estados Unidos que se volvieron científicos e ingenieros y fueron ellos los que le dieron forma al mundo moderno”. Y eso ocurrió en el MIT como en muchos otros centros de formación científica de Europa, Rusia y China.

De ese viaje se derivaron además grandes avances en computación y en aeronáutica. Hoy viajamos con toda comodidad y precisión en un Boeing 787 y ni cuenta nos damos de que toda esa tecnología proviene de lo aprendido en los viajes de las naves Apolo, la décimoprimera de las cuales completó el viaje a nuestro satélite.

Nuestra estrella cuántica

Lo que está bastante claro en cuanto a Sagitario A es que no alcanzamos a ver nada y lo que se aprecia es el contorno del agujero, un nombre que al profesor Zuluaga no le cuadra mucho. “Vemos es el tamaño de la frontera, esférica, pero dentro hay algo, no se sabe qué, pero necesariamente es un objeto celeste, con masa. Por eso no es muy preciso el término agujero negro, porque no estamos hablando de un hueco, sino de un objeto real. Yo prefiero llamarlo estrella cuántica”.

Según Zuluaga, es una mínima concesión que debemos hacer a estos singulares objetos, pues así como tenemos estrellas de neutrones, enanas blancas y amarillas, también debemos darles la misma categoría a estos mal llamados agujeros porque son en efecto colosales supernovas que colapsaron, se opacaron y comprimieron y pueden guardar, entre muchos otros, el secreto de la cuantización de la gravedad, del espacio y el tiempo.

Porque es obvio también que no sabemos lo que ocurre adentro, pero eso no quiere decir que no ocurra nada.

Desenmarañando el enredo de la cuantización

“Hay un problema en la física y es que todo en la naturaleza parece ser cuántico —afirma el profesor Zuluaga—. Tomemos una manzana. Usted la puede partir a la mitad y esa mitad a la mitad y seguir así, y siempre llegará un momento en el cual se tiene un pedacito de manzana, una molécula de manzana pero que, al dividirla, ya deja de ser manzana. Lo mismo ocurre con la luz. Usted tiene una fuente de luz, le baja la energía a la mitad, y tenemos la mitad de luz, pero si se sigue disminuyendo la mitad de la energía invertida, llega un momento en que de súbito ya no hay luz y todo es oscuridad”.

Esa es la cuantización de la luz y, en general, si hacemos el mismo experimento con cualquier otro objeto, el resultado sigue siendo cuántico. Vale decir, nuestro objeto de investigación deja de ser lo que era en algún momento determinado cuando avanzamos en su partición.

“Todo es cuántico, excepto el espacio y el tiempo —aclara el profesor Zuluaga—. Por ejemplo, estamos en una habitación, podemos imaginar un punto en el centro y desde ese punto reducir el espacio a la mitad y luego otra vez a la mitad, y así, una y otra vez, y siempre tendremos así sea un pedacito de habitación. Resulta entonces absolutamente imposible considerar que disminuyendo el tamaño del espacio, dividiéndolo a la mitad, pues deje de ser espacio. Por pequeño que sea, sigue siendo espacio”.

Lo mismo pasa con el tiempo. “Ya que estamos grabando la entrevista —afirma—, podríamos tomarle el tiempo y escoger la mitad de la conversación, y luego la mitad de la mitad y así, hasta el infinito. Pero por más que nos vayamos a la mitad de la mitad, es imposible que existan dos instantes de tiempo de entrevista entre los cuales no haya tiempo”.

“Este problema —nos revela el astrofísico con la esperanza de que alcancemos a captar algo— se llama la cuantización de la gravedad, que es en esencia, un continuum de espacio/tiempo curvo”.

“Lo que creemos la mayoría de los físicos, es que si todo en el universo es cuantizable, el espacio y el tiempo deberían serlo también. Es decir, en el tiempo, por ejemplo, deberá existir un punto o un momento donde el tiempo (como la luz y la manzana) simplemente deje de existir y los agujeros negros, por sus descomunales fuerzas gravitacionales, podrían guardar las claves de esa cuantización. Y una manera de descubrirlo, es encontrar una manera de entrar a esos agujeros y mirar qué pasa, así sea con datos de segunda, indirectos”.

Algo que por lo pronto es solo un sueño. Y concluye: “Mejor hablemos de eso en unos cincuenta años”.

Todo lo que tiene un comienzo tiene un fin

En teoría, para el profesor Zuluaga, necesariamente estos artefactos termonucleares deberán llegar a un fin y mediante algún evento catastrófico dejar de ser lo que eran, como si se tratara de una cuantización a la inversa.

“En efecto, llegará el momento en que estos agujeros tienen que desaparecer, pero necesitan mucho tiempo, aun en medidas estelares, algo así, en número de años, como un 1 seguido de 140 ceros. La edad del universo se puede describir como un 1 seguido de once ceros. Es decir, técnicamente, para todos los propósitos, eso equivale al infinito. Pero que explotan, explotan”.

Einstein sigue teniendo la razón

Otro aspecto a destacar del análisis de Sagitario A es que corrobora una vez más la Teoría de la Relatividad General, planteada por Einstein hace más de un siglo, cuando no existían ni la tecnología, ni los equipos de científicos, ni el presupuesto para emprender este tipo de hazañas.

El profesor Jorge Iván Zulauga destaca las profundas implicaciones filosóficas, para la epistemología y la teoría del conocimiento de esta demostración de habilidad y conocimientos.

“Galileo definió las bases del método científico a partir de observaciones y experimentos y a partir de esas observaciones y experimentos, comenzar a formular modelos matemáticos”. Gracias a esa pequeña insinuación que muchos otros le copiaron hoy tenemos vacunas, viajes espaciales, tratamientos para el cáncer, computadores y celulares.

“Eso es un indicio de que el universo es racionalizable. A Einstein siempre lo sorprendió eso, cómo es que para explicar la totalidad del cosmos podamos aplicar un esquema matemático, con leyes que se cumplen en cualquier galaxia, en cualquier estrella, en cualquier planeta”.

Cuando a los científicos no les hacen caso

Poco antes de la revelación de Sagitario A y todo su despliegue mediático se realizó una protesta llamada la Rebelión de los científicos, en la que cientos de expertos dedicaron toda una semana del mes de abril para realizar actos de desobediencia civil no-violenta en más de veinte países del mundo y alertar sobre el futuro de la humanidad si el calentamiento continúa aumentando como lo viene haciendo en los últimos años. Algunos de esos científicos terminaron detenidos y ni así lograron la atención de los agentes políticos y la opinión pública.

Esta Rebelión fue una suerte de reacción a la publicación del informe del Panel Intergubernamental de Cambio Climático (IPCC), en el que los científicos advierten que el trabajo que están haciendo los países para mitigar el cambio climático y reducir las emisiones de carbono ha sido insuficiente, por lo que el calentamiento global podría alcanzar los 3,2 grados centígrados en 2100, algo que, en pocas palabras, significa que si en once años no le bajamos el acelerador a las emisiones, el daño será simplemente irreversible.

Para el profesor Zuluaga, la evidencia científica es demasiado sólida y la naturaleza, incluyendo el clima, se rige por unas reglas matemáticas y eso es algo que se ha demostrado una y otra vez, no es un cuento chino ni una invención de los científicos.

Asegura también que los dinosaurios se extinguieron porque no tenían programa espacial. Y de pronto la humanidad podría desaparecer por no pararle bolas a sus estaciones meteorológicas.

“Y le tengo un dato ñoño. El nombre calentamiento global está incompleto, le falta una parte, porque de lo que realmente se trata es de calentamiento global y humedecimiento tropical. Eso es lo que estamos viviendo. A medida que el Ecuador se humedece, las regiones del norte y el sur se van a secar. Entonces estos fríos y estas lluvias que estamos padeciendo por estos días en Colombia, son parte de ese mismo fenómeno”.

Y son quizá la antesala de una catástrofe que podría implicar la desaparición no solo de nuestra especie sino de toda forma de vida en nuestro planeta, que será engullido por el agujero negro de nuestra indiferencia. Y, no sobra agregar, ya no habría ocasión de recoger la cosecha de todo lo que podríamos aprender de esos mismos agujeros (según los cálculos del profesor Zuluaga), en unos cincuenta años.