Realment en sabem de Forats negres?

En la ciència ficció l'objecte més temut de l'univers, a part d'un diputat de Ciutadans, és sens dubte el forat negre. Amb el típic argument que "res no pot escapar d'ells" un s'imagina un forat gegant enmig de l'espai que absorveix tot el que es posa en el seu camí, una mica com el ministeri d'hisenda espanyol. Però és real aquesta descripció d'un forat negre?

A finals del segle XVIII, 2 científics van descriure matemàticament un objecte que anomenaren estrella fosca (sincerament em sonaria a una marca de cervesa negra). John Michell, geòleg anglès va descriure el 1783 a la Royal Society (poca broma!) una esfera negra: "Si el radi d'una esfera fos 500 vegades més gran que el radi del Sol però amb la mateixa densitat, i suposant que la llum es veiés afectada per la gravitació (Newtoniana, no se'n coneixia cap més encara), llavors la llum que intentés escapar d'aquesta esfera no podria sortir per culpa de la seua pròpia gravitació". Pierre-Simon de Laplace, matemàtic i astrònom francès, va arribar a una conclusió similar el 1796. Aquestes hipotètiques esferes se les considerava negres, perquè ni tan sols la llum podria escapar del seu interior.

El terme va caure en l'oblit durant més de 100 anys fins que es va tornar a parlar d'aquesta misteriosa esfera negra. El 1916, el físic Karl Schwarzschild, troba una solució estranya a les equacions de camp d'Einstein. En aquesta solució ell descriu el camp gravitacional d'una esfera que no es mou (és estàtica) i no té càrrega (elèctrica), a més amb cert radi mínim aquesta esfera té un interior unidireccional, és a dir, que tot allò que entri en aquest radi ja sigui un objecte o ona electromagnètica, continuarà caient.

• Què és un forat negre?

"Un forat negre és la regió de l'espai-temps des de la qual no existeix matèria ni ona electromagnètica (inclosa la llum) que pugui escapar" segons doctors en física i especialistes en forats negres. El terme forat negre fou popularitzat per John Wheeler el 1967.

És cert, les nostres definicions i explicacions ens diuen que s'empassa coses de veritat i no les deixa sortir, però un forat negre no és un malèvol objecte que s'acosta lentament per menjar-nos sense veure-ho. En realitat, l'objecte té una grandíssima gravetat, però mentre estiguem lluny seu podem mantenir-nos orbitant l'objecte com en qualsevol altre de l'univers. 

• Què passaria si el sol es convertís en un forat negre?

Si hi hagués una forma de comprimir al Sol fent que dels gairebé 700 mil quilòmetres de radi que té actualment, passés a mesurar menys de 3 km sense perdre massa, llavors el Sol es convertiria en un forat negre. Nosaltres que som a la Terra no sentiríem cap efecte gravitacional en aquesta transformació. Evidentment veuríem que el Sol es fa cada vegada més petit fins a desaparèixer i començaríem a sentir un intens fred. Però des del punt de vista gravitatori, tot seguiria igual.

• Espaguetificació

És difícil poder pensar què li succeeix a un objecte, ja sigui una gegantina estrella, un planeta o fins un pobre astronauta, quan passen per un forat negre. La gravetat de l'objecte va creixent a mesura que ens acostem al forat negre, aquesta no és la mateixa a l'entrada que a un centímetre dins d'ell, així que l'objecte serà forçat a sentir una gravetat irregular que el començarà a separar partícula per partícula.

Pensem que un pobre astronauta entra en un forat negre, els seus peus sentiran una gravetat més forta que el seu cap. Aquesta augmentarà gradualment mentre més s'acosti a aquest punt de gravetat infinita. El seu cos començarà a allargar-se i s'estirarà fins que es separi molècula per molècula, àtom per àtom fins a formar una tira d'àtoms que s'anirà acostant ràpidament al forat. A aquest fenomen els científics l'anomenen  l'espaguetificació d'un cos. Això perquè veieu que els científics també són uns catxondos.

• Connexió a altres Universos? Forats Blancs?

La solució del forat de Schwarschild, estàtic i sense càrrega, no és l'única. S'han postulat tres solucions: la de Reissner-Nordström, que és un forat estàtic i amb càrrega, la de Kerr, d'un forat que rota però no té càrrega, i la de Kerr-Newman, un forat que rota i si té càrrega. Totes aquestes solucions tenen alguna cosa particular, la matèria que entra dins seu no necessàriament acaba sent consumida. Entre les seves propietats hi ha la possibilitat de connectar regions anàlogues de l'univers o possiblement altres universos.

El 1960, Martin Kruzkal, va treballar amb la solució de Schwarschild usant el principi que la llum ha de ser capaç de travessar l'espai-temps si no xoca amb un forat negre. Aquesta solució prediu l'existència d'una altra regió tancada (passat el forat negre) que només permet el pas per fora, aquesta regió se l'anomenaria Forat Blanc. El mateix treball de Kruzkal prediu l'existència d'una altra regió fora del forat negre, completament diferent a la que nosaltres habitem, a la qual la podríem anomenar "univers paral·lel".

• Caçant Forats Negres

El 1964 es va detectar una gran font de raigs X a la constel·lació del Cigne a la qual es va designar Cigne X-1, després de constants estudis, el 1973, astrònoms del món van decidir que aquesta font anòmala de raigs X era molt probablement el primer forat negre detectat. És un fet ben conegut, que al centre de la majoria de les galàxies hi ha un forat negre supermassiu, la seva formació i evolució encara és objecte d'estudi. Actualment hi ha poc més de 100 candidats oficials a forats negres inclosos tots aquells que s'han detectat en els centres de galàxies veïnes.

El passat mes de juny, la NASA va llançar la seva missió NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) un telescopi de raigs X la missió principal del qual és crear el mapa més detallat sobre Forats Negres. D'aquesta manera, s'uniran segurament diversos centenars de milers de fonts de raigs X a la petita llista de candidats a forats negres que ja hi ha actualment.


Gràcies a l'astrofísic Genaro Grajeda per les idees!