¿Existen los agujeros blancos?

En el último artículo que colgué estuve hablando sobre los efectos que tendría sobre el universo que alguien (ejem, ejem, voz cursiva) pulsara un botón hipotético que “desactivara” la gravedad. Y, como muchos notasteis, no hablé sobre cuál sería el destino de los agujeros negros en este escenario. ¿La causa? No estaba lo demasiado seguro  de la respuesta.

Así que he indagado un poco más en la cuestión y resulta que, con la excusa, este asunto me permite escribir sobre otro tema bastante solicitado que tenía pendiente desde hace tiempo: los agujeros blancos.

Bueno, vale. Pero, por favor, dime qué le pasaría a un agujero negro si desapareciera la gravedad sin irte por las ramas.

Lo intentaré, pero no puedo prometer nada.

Como he comentado alguna otra vezun agujero negro se forma después de que las reacciones de fusión nuclear del núcleo de una estrella muy masiva se detengan. Cuando esto ocurre, toda la masa de la estrella se precipita hacia el núcleo, contrayéndose tanto que la materia se compacta más allá cualquier límite conocido, dando lugar a una singularidad rodeada de una región del espacio que está tan curvada que ni siquiera la luz puede escapar de ella.

Mayor curvatura = campo gravitatorio más intenso, como explicaba en esta entrada. (Fuente)

La intensa fuerza gravitatoria que caracteriza las inmediaciones de los agujeros negros sólo puede existir porque (como comentaba aquí) estos misteriosos objetos no tienen una superficie sólida, que es la región donde la intensidad del campo gravitatorio de un cuerpo es máxima, de modo que la intensidad de la gravedad aumenta sin parar mientras te acercas hacia su singularidad central, donde toda la masa se acumula en un punto en una forma desconocida.

Teniendo en cuenta esto último, encontrar información sobre lo que les ocurriría a los agujeros negros en el escenario que nos ocupa es complicado, porque tampoco se sabe en qué estado se encuentra la materia tras el horizonte de sucesos. De todas maneras, no es descabellado suponer que, si la gravedad desapareciera, los agujeros negros reventarían con una explosión muy energética, soltando al espacio toda la masa que se hubieran tragado hasta ese momento.

Entonces, si me cayera en un agujero negro, ¿podría salir de él si alguien desconectara la gravedad?

No, la verdad es que no. Las cosas que se hubiera tragado el agujero negro no saldrían disparadas al espacio en el mismo estado en el que entraron en él, como si no hubiera pasado nada. Cualquier objeto que hubiera entrado en un agujero negro habría sido desmenuzado hasta extremos subatómicos así que, en su lugar, de la explosión de un agujero negro saldría radiación electromagnética muy, muy energética y, posiblemente, partículas que se crearían durante el evento a partir de la energía liberada.

Captado. Ya puedes hablar sobre los agujeros blancos.

Pues, curiosamente, es posible que un agujero blanco tuviera un aspecto parecido al evento que acabo de describir.

Ah, claro. Un agujero blanco sería lo contrario de un agujero negro, ¿verdad? Sería un objeto que emite materia para siempre, en vez de atraerla y tragársela.

No exactamente, voz cursiva. Es verdad que un agujero blanco es un objeto hipotético que emitiría materia y energía, pero ni dejaría de atraer a otras masas ni existiría para siempre. De hecho, incluso sería posible que los agujeros blancos se convirtieran en agujeros negros poco después de su formación.

Pero k dise. ¿Y cómo saben eso?

Porque la existencia de los agujeros blancos es compatible con la teoría de la relatividad de Einstein, la descripción de la gravedad que ha demostrado ser más precisa hasta la fecha. Es por eso que, aunque no se han encontrado señales inequívocas de su existencia, los científicos pueden predecir cómo deberían comportarse estos objetos.

En primer lugar, los agujeros blancos no tendrían una masa infinita, así que no serían fuentes eternas que expulsaran materia al espacio sin parar. Aun siendo finita, la masa de un agujero blanco podría ser tan “pequeña” como la del sol o tan grande como una fracción considerable del universo. Y, por supuesto, al tener masa, un agujero blanco debería producir a su alrededor un campo gravitatorio normal y corriente.

Ah, ¿no estarían rodeados de un campo antigravitatorio ni nada por el estilo?

Qué va: la masa que los compone deformaría el espacio-tiempo igual que la de los demás cuerpos celestes, creando un campo gravitatorio atractivo como cualquier otro. Pero ese campo gravitatorio no se manifestaría hasta que el agujero blanco empezara a existir, un fenómeno que se produciría de manera espontánea en cualquier momento y en cualquier punto del universo.

Cuando lo hiciera, parte de la materia y la energía que saliera disparada de él se vería atraída de nuevo hacia el centro por el efecto de su propio campo gravitatorio, colapsándose y formando un agujero negro. O sea que, si esta interpretación fuera correcta, los agujeros blancos deberían ser “destellos” breves de materia y energía que se apagarían al comprimirse para formar agujeros negros.

¿Pero de verdad los agujeros blancos podrían aparecer en cualquier lugar? ¿Incluso aquí, al lado de nuestra casa?

No te asustes, voz cursiva. No sólo no hemos observado ninguna señal de que se haya producido algo parecido a un agujero blanco cerca de nuestra galaxia si no que, además, hay quién defiende que los agujeros blancos sólo pueden aparecer en regiones del espacio que están completamente vacías, por lo que nuestra galaxia o el espacio que hay entre las galaxias de nuestro Grupo Local, lleno de gas y polvo, no sería un sitio propicio para su aparición. Además, toda esta información también es especulativa, así que no tiene por qué preocuparte.

Por otro lado, también se ha sugerido que, con el tiempo, todos los agujeros negros podrían convertirse en agujeros blancos, escupiendo al espacio toda la materia que hayan tragado a lo largo de su vida.

¿Y por qué iba a estallar un agujero negro? ¿Qué tipo de fuerza podría sobreponerse a su intensa gravedad y provocar la explosión? 

Bueno, sabemos que existen fenómenos que impiden que la materia ordinaria (que, en condiciones normales, está compuesta en su mayor parte por espacio vacío) se comprima más allá de ciertos límites antes de convertirse en un agujero negro.

Por ejemplo, el proceso de compresión de las estrellas enanas blancas se detiene cuando la repulsión cuántica entre los electrones impide que los núcleos de su átomos se acerquen más entre ellos. Por otro lado, el campo gravitatorio de la estrellas de neutrones aplasta tanto los átomos que la componen que los electrones terminan fusionados con los protones, creando una masa gigantesca de neutrones. En este caso, es la repulsión entre los neutrones lo impide que la gravedad siga comprimiéndolos hasta niveles aún más fundamentales.

Un agujero negro se forma cuando la gravedad de un objeto es tan intensa que la materia se ve forzada a apiñarse más allá de este segundo límite. No se conoce ningún mecanismo que pueda oponerse a la gravedad en esta situación, pero dos investigadores han propuesto que podría existir otra fuerza (aún desconocida)capaz de oponerse a la compresión de la gravedad mientras la materia se ve aplastada hasta límites desconocidos en el interior de un agujero negro.

Si este fuera el caso, esta fuerza podría provocar un efecto rebote durante la formación de un agujero negro, haciendo que toda la materia que cae en su interior salga disparada de nuevo en la dirección opuesta, al espacio, a grandes velocidades. Por tanto, esta interpretación sugiere que todos los agujeros negros podrían terminar sus vidas reventando en forma de agujeros blancos.

No me convence. ¿Cómo explicarían entonces que hayamos detectado agujeros negros, pero no agujeros blancos? ¿No deberíamos ver esas explosiones por todo el universo en los lugares en los que detectamos agujeros negros?

El fenómeno tendría su explicación en la teoría de la relatividad general porque, como había comentado en esta entrada y esta otra, la intensa gravedad de un agujero negro hace que el tiempo transcurra mucho más despacio en su interior respecto al ritmo que percibe un observador externo. Por tanto, aunque este efecto rebote se produjera de manera inmediata desde el punto de vista de la materia que da lugar al agujero negro en sí, el rebote podría tardar miles de millones de años en manifestarse para los observadores externos como nosotros (o el resto del universo, vaya).

Aaah, vale. Oye, ¿Y de verdad no hay ninguna señal de que los agujeros blancos puedan existir?

No, no hay ninguna señal inequívoca. Como has podido ver, toda la información de la que disponemos sobre los agujeros blancos es altamente especulativa. Aun así, hay son dos científicos que han propuesto que un grupo de estallidos de rayos gamma un poco raros podrían ser, en realidad, la radiación emitida por la formación  espontánea de agujeros blancos.

Los estallidos de rayos gamma son explosiones extremadamente energéticas que se han observado en galaxias muy lejanas y pueden durar desde 10 milisegundos hasta varias horas. Se cree los estallidos más largos son el resultado de la explosión en forma de supernovas o hipernovas de estrellas que rotan a alta velocidad, mientras que los más cortos aparecerían a partir de otros eventos energéticos como la fusión entre estrellas de neutrones.

Recreación de un estallido de rayos gamma provocado por una supernova. (Fuente, junto con vídeo)

Pero resulta que se han detectado algunos estallidos con una duración intermedia que presentan unas propiedades que no parecen ajustarse del todo a las que produciría ninguno de estos fenómenos, lo que llevó a los investigadores a pensar que su existencia se podía explicar si provenía de la formación espontánea de agujeros blancos en el universo lejano. De hecho, también han llegado a sugerir que el Big Bang podría haber sido el resultado de la formación espontánea de un agujero blanco.

Pero, antes de que empieces a convencer a tus amigos de que los agujeros blancos son los responsables de los estallidos que vemos en galaxias lejanas o incluso del origen del universo, voz cursiva, ten en cuenta que no existe ningún consenso sobre el tema y, de hecho, hay serias dudas de que la formación de agujeros blancos explique de manera convincente esta clase inusual de estallidos de rayos gamma.

Bueno, ¿entonces cómo quedamos? ¿Los agujeros blancos pueden existir o no?

Probablemente no. La evidencia a su favor no es, ni de lejos, convincente y, además, aunque las matemáticas de la teoría de la relatividad no pongan pegas si añades el equivalente matemático de un agujero blanco, eso no significa que vayan a existir, de manera parecida a lo que ocurre con la antigravedad (un tema que traté en esta otra entrada).

Y hasta aquí la entrada de hoy. Siento no haber estado activo en el blog estas últimas dos semanas, el proyecto súpersecreto ha vuelto a solicitar mi atención… Pero diría que ya está terminado y que podré retomar la actividad normal del blog a partir de ahora.

Y voy a inaugurar la “actividad normal” incluyendo la publicidad no invasiva de mi libro, con vuestro permiso 🙂

El libro sobre historia de astronomía de Ciencia de Sofá, “El universo en una taza de café“, está disponible en librerías tanto en España como en México y a través de internet por todo el mundo así que, si os apetece saber cómo hemos llegado a conocer todo lo que sabemos hoy en día sobre el universo, podéis hacer click en la siguiente imagen del libro para ir a la entrada donde hablo sobre él con más detalle (o sobre este texto verde para ir directamente a la página de Amazon):

6 pensamientos en “¿Existen los agujeros blancos?”

  1. Muy interesante. A mi tambien se me ha ocurrido la cuestion que planteas. ¿y si el big bang fuera otro agujero blanco? Entonces tal vez los componentes basicos que forman la materia del universo ¿existieron en un universo anterior? ¿ha existido siempre la materia?
    Gracias por el articulo.

  2. Me encantaría que el libro se consiguiera en Kindle. No solamente se facilitaría su adquisición mediante descarga, sino que además el formato, con su acceso directo a Google, Wikipedia y sus referencias cruzadas, es ideal para la temática que trata. Tengo ya una pequeña colección de libros de divulgación científica, que leo en mi celular en cualquier lugar y de cuya lectura disfruto aún más gracias a Kindle. Me gustaría que “Ciencia de sofá” fuera uno de ellos. Piénsalo. Un saludo cordial desde el hemisferio sur.

  3. Hace unos meses leí un libro del astro físico Kip Thorne sobre la ciencia detrás de la película Interestelar. En el explicaba (para no eruditos) los agujeros negros y teorizaba con los dos, blancos y negros.
    Por lo que entendí del tema, según el, los agujeros negros son simplemente una singularidad del espacio-tiempo y carecen de materia. La explosión de una súpernova, lo que hace es expulsar toda la materia que contiene hacia fuera que a la vez crea una especie de remolino en el tejido espacio-tiempo, al final del cual esta la singularidad.
    Luego teoriza sobre la posibilidad de que los agujeros blancos fueran simplemente una salida de materia de un agujero negro al doblar el espacio igual que en la ciencia ficción hace un motor gravitatorio.

    Saludos

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