Cayendo a un agujero negro

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Una de las preguntas que más me hacéis cuando hablamos de agujeros negros es qué ocurre al acercarse y caer a uno. Para contestar a esta cuestión sólo tenemos las matemáticas como pista, ya que si mandásemos sondas a un agujero negro no podría transmitir los datos hacia fuera de éste. Sin embargo, en este post vamos a intentar traducir el galimatías matemático para que podáis haceros una idea. Empecemos.

Aunque muchas veces se visualiza un agujero negro como un embudo en el espaciotiempo, un valle infinitamente profundo, hoy vamos a usar una metáfora que, para explicar cómo es acercarse a uno, es mucho más precisa: un río.


Acercarse a un agujero negro es como ir en barca por un río con cascada


Imaginemos que vamos en una barca de remos por un río que tiene una cascada. Supongamos que lo más rápido que puedes remar es a 10Km/h. Antes de caer, lejos de la cascada el agua fluirá tranquila, pongamos por ejemplo a 2Km/h. Entonces, como puedes remar más rápido de lo que fluye el agua hacia la cascada, puedes alejarte de ella, remontando el río.

Efectivamente, lo suficientemente lejos del agujero negro, puedes moverte a velocidades que te permitan alejarte de él y evitarlo.


Lejos del agujero negro, moviéndonos a velocidades más bajas que la velocidad de la luz, podemos alejarnos del agujero negro


Si nos dejamos llevar, conforme nos acercamos a la cascada el agua fluirá más y más rápido, por lo que necesitaremos cada vez remar a mayor velocidad para remontar el río y alejarnos de la cascada. Si el agua ahora va a 6Km/h, tendremos que remar a una velocidad mayor que esos 6Km/h para que el agua no nos arrastre y que podamos evitar la cascada.

Conforme nos acercamos al agujero negro, el espacio-tiempo está cada vez más curvado y es necesaria más velocidad para poder superar esa curvatura y alejarnos del agujero negro.


Conforme nos acercamos al agujero negro, necesitaremos cada vez más velocidad para escapar


Llega un momento en el que el agua fluye a 10Km/h, la velocidad máxima a la que podemos remar. En este punto, remando con todas nuestras fuerzas lo único que conseguiremos es contrarrestar la velocidad del agua. Las gallinas que entran por las que salen y nos quedamos pinchados en el sitio. Ni seguimos avanzando hacia la cascada ni conseguimos remontar el río.

En el horizonte de sucesos sólo yendo a la velocidad de la luz podemos conseguir no caer en el agujero negro. Por tanto, la luz es lo único que puede quedarse ahí, porque es lo único que puede ir a velocidad luz. En el horizonte de sucesos la luz no llega a caer al agujero negro, pero tampoco puede salir, y se queda eternamente dando vueltas a esa distancia.


En el horizonte de sucesos sólo yendo a la velocidad luz se evita caer al agujero negro, pero tampoco es suficiente para escapar


Si flaqueamos un poquito y reducimos un poco la velocidad a la que estábamos remando en el horizonte de sucesos, el agua gana la partida y nos arrastra un poco más cerca de la cascada. Y un poco más cerca de la cascada significa que el agua ya no va a 10Km/h, sino a 10,5Km/h. Como nuestra velocidad máxima es 10Km/h, por muy rápido que rememos ahora, ya no podremos remontar el río. Ni siquiera podremos contrarrestar la velocidad del agua para quedarnos en el sitio, por lo que el agua siempre gana, no dejará de arrastrarnos. Caeremos inevitablemente por la cascada.

Cuando algo cruza el horizonte de sucesos ya ni siquiera yendo a la velocidad de la luz puede superar la curvatura, por lo que no podrá salir. Tampoco la velocidad luz es suficiente ya para contrarrestar la curvatura y no seguir avanzando. La singularidad es inevitable.

Esta es la razón por la que una sonda no podría mandarnos información de lo que encontrase dentro, porque esa información, aún yendo a la velocidad de la luz, no tiene velocidad suficiente para remontar la curvatura y salir del agujero negro. Que no se haya observado nada que salga de un agujero negro es la confirmación de que nada puede viajar más rápido que la luz y, además, de que la velocidad de la luz es finita. Lo más rápido que se puede remar en el Universo, según lo entendemos ahora mismo, es la luz a casi 300 000Km/s, y ni siquiera esta velocidad es suficiente para evitar un agujero negro una vez se ha cruzado el horizonte de sucesos.


Una vez se cruza el horizonte de sucesos no hay nada que tenga la velocidad suficiente como para volver atrás o estarse quieto: la singularidad es inevitable


Os dejo aquí un diagrama de cómo se entendería todo esto en un espacio de Minkowski o el dibujo en dos dimensiones del espacio-tiempo:

Evidentemente las deformación del espacio-tiempo es tan acusada aquí que también se deformaría cualquier cuerpo que cayese, estirándose hasta colocar todos los átomos que lo componen en fila india, y luego todas las partículas elementales que conforman esos átomos también en fila unas detrás de otras. Este proceso se llama espaguetización. ¿Pero la pregunta aquí es, a donde va lo que cae a un agujero negro?

Bien, es aquí donde las matemáticas y la lógica asesinan brutalmente a la intuición que nos dice que, al fondo del todo de la deformación debe haber algo, un cuerpo muy muy denso, que ha provocado ese embudo. Lo que cayese al agujero negro terminaría chocando contra ese cuerpo. O eso es lo que nos dice la intuición. Pero no.

Hemos dicho que una vez se cruza el horizonte de sucesos no se tiene la velocidad suficiente para remontar el río, ni tampoco la velocidad suficiente como para contrarrestar el agua y quedarse parado. Todo lo que cruza el horizonte de sucesos no tiene más remedio que seguir avanzando. Nada puede pararse. Si nada puede pararse, no puede haber un cuerpo quieto al fondo de la singularidad. Ni las cosas que caen pueden quedarse quietas al fondo. Todo tiene, sí o sí, que continuar moviéndose. Esto quiere decir que no sabemos a donde van las cosas que caen a un agujero negro, pero sí sabemos que siguen eternamente avanzando y, por tanto, los agujeros negros están vacíos.


Los agujeros negros están vacíos