¡°El interior de un agujero negro es un lugar luminoso¡±

La cosm¨®loga Janna Levin ha resumido en poco m¨¢s de 200 p¨¢ginas una epopeya que dur¨® 1.300 millones de a?os. Todo comenz¨® cuando dos agujeros negros en una zona desconocida del universo chocaron violentamente. Escupieron m¨¢s energ¨ªa que un trill¨®n de bombas at¨®micas y esta comenz¨® a vagar por el universo en todas direcciones a la velocidad de la luz como si fueran las ondas que causa una piedra al caer en un estanque. Cuando una de esas ondas entr¨® en nuestra galaxia, los humanos todav¨ªa viv¨ªamos en cuevas. Cuando lleg¨® al c¨²mulo de estrellas m¨¢s cercano al Sol, ya en el siglo pasado, un f¨ªsico predijo que el universo pod¨ªa producir ondas gravitacionales, pero que nunca las podr¨ªamos detectar. M¨¢s de un siglo despu¨¦s la se?al de la vieja colisi¨®n de agujeros negros entr¨® en el Sistema Solar, pas¨® Neptuno y lleg¨® hasta el Sol. Quedaban ocho minutos para uno de los descubrimientos m¨¢s importantes de la ciencia reciente: la detecci¨®n de la primera onda gravitacional, el fen¨®meno predicho por aquel brillante f¨ªsico: Albert Einstein. Aquel d¨ªa la humanidad entr¨® en una nueva era de la exploraci¨®n del universo. Ya no solo era posible observarlo con telescopios, sino escucharlo con detectores de ondas gravitacionales.

Dentro de esta epopeya hay otra m¨¢s breve: la de los cient¨ªficos convencidos de que era posible construir un detector lo suficientemente sensible como para captar las ondas gravitacionales, que cuando llegan a la Tierra solo producen oscilaciones del espacio-tiempo m¨¢s peque?as que un ¨¢tomo.

En su libro El blues de los agujeros negros, publicado por Capit¨¢n Swing, Janna Levin (San Antonio, EE UU, 54 a?os) entrevista a los principales protagonistas de este descubrimiento, incluidos Rai Weiss, Kip Thorne y Barry Barish, que ganaron el Nobel de F¨ªsica en 2017 por su hallazgo, y muchos otros que dedicaron buena parte de sus vidas a idear el observatorio de detecci¨®n LIGO y pelear hasta conseguir el dinero suficiente para ponerlo en funcionamiento. En esta entrevista Levin explica que este detector y otros similares responder¨¢n preguntas que ni siquiera se han formulado a¨²n.

Captar ondas gravitacionales es como grabar la banda sonora del cosmos

Pregunta. ?Por qu¨¦ cree que todo el mundo deber¨ªa conocer la historia de las ondas gravitacionales?

Respuesta. La primera onda gravitacional, producida por la primera colisi¨®n entre agujeros negros jam¨¢s detectada, fue el evento m¨¢s energ¨¦tico, m¨¢s poderoso jam¨¢s grabado por el ser humano desde el Big Bang. Es alucinante porque de toda la energ¨ªa que se liber¨®, nada fue en forma de luz, fue algo totalmente invisible. Toda la energ¨ªa se liber¨® en ondas gravitacionales, sonido al fin y al cabo que deform¨® el espacio-tiempo, el material del que est¨¢ hecho el universo. Es como grabar la banda sonora del cosmos. Me interesaba mucho la locura obsesiva de todos los cient¨ªficos involucrados en este proyecto. ?Por qu¨¦ lo hicieron?

P. Desde el descubrimiento de la primera onda gravitacional LIGO ha ido mucho m¨¢s all¨¢ y ahora est¨¢ captando fusiones de agujeros negros que no deber¨ªan existir seg¨²n las leyes de la f¨ªsica que conocemos ?Cu¨¢l es la mayor pregunta que podremos responder gracias a las ondas gravitacionales?

R. Mucha gente, incluso dentro de LIGO, pensaba que nunca se podr¨ªan captar se?ales de los agujeros negros. Hay expertos que descartaban estudios porque estaban convencidos a ciegas de que este tipo de agujeros negros no existen. Hab¨ªan decidido a priori que no existen. Es una limitaci¨®n de algunos cient¨ªficos que no son abiertos de mente. Por eso la primera detecci¨®n fue tan importante. El libro se llama El blues de los agujeros negros porque era una historia triste. Hasta los padres del experimento tem¨ªan que nunca lograsen captar la se?al. Iban a fallar. Estos nuevos descubrimientos son apasionantes porque contradicen las predicciones, los modelos que dicen que no pueden existir. Estos agujeros negros nos pueden desvelar el comportamiento ca¨®tico de su entorno y sobre todo su origen. Hasta ahora pens¨¢bamos que los agujeros negros son supercomplejos y oscuros y que la naturaleza solo ten¨ªa una forma de crearlos: matando una estrella muy masiva. Esto ya ha cambiado. Gracias a LIGO sabemos que es posible que haya formas alternativas. Posiblemente hay agujeros negros que aparecieron en el universo joven y han ido creciendo hasta los tama?os que vemos ahora. Todas estas preguntas vuelven a estar abiertas y los negacionistas deben dar un paso atr¨¢s.

Hay mucha m¨¢s belleza en la ciencia que en la religi¨®n

P. Su pr¨®ximo libro se titula Gu¨ªa de supervivencia a un agujero negro. ?Qu¨¦ le pasar¨ªa a alguien que entrase en uno?

R. En algunos casos ni siquiera te dar¨ªas cuenta de que has ca¨ªdo en un agujero negro.

Puede parecer sorprendente, pero el horizonte de sucesos de un agujero negro, esa frontera que si se cruza ya no se puede volver atr¨¢s jam¨¢s, es una regi¨®n muy benigna. La gente piensa que es una superficie s¨®lida, pero en realidad no hay nada. Para la persona que entra, el centro del agujero se transforma en un punto en el tiempo, su futuro. Lo mismo pasa con las estrellas al colapsar y crear un agujero negro. Dejan atr¨¢s el horizonte y siguen cayendo sobre s¨ª mismas.

P. Usted explica que el interior de un agujero negro es luminoso y que una persona podr¨ªa sobrevivir dentro bastante tiempo.

R. El interior de un agujero negro es un lugar iluminado porque hay mucha luz que llega desde fuera y cae al agujero. Estos cuerpos son m¨¢s benignos de lo que pensamos. Una persona podr¨ªa sobrevivir durante un a?o o m¨¢s mientras cae m¨¢s y m¨¢s profundo en uno de ellos. Todo depende del tama?o. Cuando te pones de pie en la Tierra no notas que est¨¢s pisando una superficie curva, pero as¨ª es. Sin embargo, si intentas ponerte de pie en una pelota de baloncesto te dar¨¢s cuenta al segundo. Lo mismo pasa con los agujeros negros. Cuanto m¨¢s peque?os, m¨¢s violentas son las fuerzas de marea, el empuje de la gravedad en las diferentes partes de tu cuerpo. Una agujero negro muy grande no tirar¨¢ mucho de ti, los efectos ser¨¢n mucho menores. En cualquier caso, cuando llegues al centro, a lo que conocemos como singularidad, el final es el mismo: llegas al centro, a tu futuro.

P. ?Y que pasa entonces?

R. Si solo consideramos la teor¨ªa de la relatividad, te har¨¢s pedazos hasta el punto de que los ¨¢tomos de tu cuerpo se desintegrar¨¢n y te convertir¨¢s en un pu?ado de part¨ªculas elementales. Llega un punto en que esas part¨ªculas llegan a la singularidad y dejan de existir. Pero si entra en juego la mec¨¢nica cu¨¢ntica eso es imposible que pase. Roger Penrose pensaba eso, que la cu¨¢ntica nos salvar¨ªa de desaparecer por completo. Que la materia deje de existir, que la informaci¨®n se pierda, es algo inaceptable de acuerdo con la f¨ªsica que aceptamos. Es posible que estemos equivocados, pero si la mec¨¢nica cu¨¢ntica es correcta, la informaci¨®n no puede perderse.

P ?Alg¨²n d¨ªa inventaremos la forma de explorar el interior de un agujero negro y estudiar lo que sucede dentro?

R. Hay much¨ªsimas teor¨ªas sobre c¨®mo salvar la informaci¨®n que cae en un agujero negro. Algunas dicen que la materia que cae es expulsada y se queda alrededor del horizonte de sucesos transformada en una red de part¨ªculas cu¨¢nticas. Otra teor¨ªa dice que hay agujeros de gusano que conectan el interior y el exterior. Si algo de esto es cierto, y yo creo que s¨ª lo es, t¨² caes al interior, pero tus restos cu¨¢nticos se quedan fuera. Entonces existe la posibilidad de reconstruir qu¨¦ ha pasado dentro del agujero negro a trav¨¦s del estudio de esos restos cu¨¢nticos. Pero por ahora es tan imposible como quemar una enciclopedia, cuya informaci¨®n completa sigue ah¨ª transformada en calor y cenizas, y reconstruirla para recuperar todo lo que conten¨ªa.

Toda la informaci¨®n acumulada por los humanos se perder¨¢ porque la Tierra y el resto del sistema solar caer¨¢n en un agujero negro, dice la autora

P. En El blues de los agujeros negros habla sobre el final del universo. Dice que al final toda la informaci¨®n acumulada por los humanos se perder¨¢ porque la Tierra y el resto del sistema solar caer¨¢n en un agujero negro. Despu¨¦s el resto del universo caer¨¢ en agujeros negros y esos agujeros negros se evaporar¨¢n ?Qu¨¦ quedar¨¢ entonces?

R. Si eso es correcto, y es una teor¨ªa muy aceptada, se perder¨¢ el significado del paso del tiempo. Ya no se podr¨¢ medir. Ahora sabemos que ha pasado el tiempo porque hemos cambiado desde que empezamos esta conversaci¨®n, por ejemplo. Pero una vez pase esto de lo que hablas el universo permanecer¨¢ sin cambios para siempre. Si todo se evapora ser¨¢ solo un gran mar de materia evaporada. Y puede ser mucho peor. Si el universo se sigue expandiendo de forma acelerada como hasta ahora, finalmente cada part¨ªcula se quedar¨¢ sola y ser¨¢ inobservable porque estar¨¢ tan lejos que la luz nunca la alcanzar¨¢. Es una especie de horizonte de sucesos de dimensiones cosmol¨®gicas. Ya no se podr¨¢ ver nada nunca m¨¢s. Con lo que hablar del paso del tiempo tampoco tendr¨¢ sentido. Pero esto suceder¨¢ en una escala de tiempo enorme, algo as¨ª como un uno seguido de cien ceros o m¨¢s. El universo se cre¨® hace 13.700 millones de a?os o sea que le queda mucho m¨¢s futuro que pasado.

P. ?Qu¨¦ hab¨ªa antes de que hubiese un universo?

R. Esa es la pregunta por la que estudi¨¦ cosmolog¨ªa. Hay muchas formas de responderla. Una teor¨ªa dice que el universo era en su origen muy ca¨®tico, con muchas dimensiones, desordenado. La idea es que tal vez el espacio-tiempo siempre ha existido. De repente una peque?a regi¨®n de ese espacio-tiempo experimenta una fluctuaci¨®n cu¨¢ntica, como si se incendiase, hasta acumular suficiente energ¨ªa como para estallar. Eso es el Big Bang. Por mucho que observemos el universo actual nunca conseguiremos ver m¨¢s all¨¢ de ese momento.

P. Si esta teor¨ªa es cierta, hay muchas otras burbujas, muchos otros universos. ?Qu¨¦ hab¨ªa antes?

R. Solo sabemos que entre un mont¨®n de posibilidades nuestra regi¨®n se incendi¨® y es posible que lo mismo haya sucedido con muchas otras. Eso es el llamado multiverso, un conjunto de universos ligeramente diferentes. Decir cu¨¢ndo sucedi¨® algo en otro universo desde el marco de referencia del nuestro no es una pregunta relevante. De alguna forma no puedes sincronizar los relojes para saber lo que hab¨ªa antes de nuestro universo. La idea de f¨ªsicos como Stephen Hawking y Roger Penrose es que antes del Big Bang no hab¨ªa nada. Incluso la nada puede tener fluctuaciones cu¨¢nticas. En este caso solo nuestra regi¨®n se incendia y explota. No hay nada antes del Big Bang porque el tiempo no tiene significado antes de este punto. En relatividad no puedes hacer afirmaciones generales sobre el tiempo. Siempre tienes que saber qui¨¦n est¨¢ midiendo el tiempo. Si no hay reloj, si no hay mecanismo para registrar el paso del tiempo porque el tiempo no existe, entonces qu¨¦ hab¨ªa antes del tiempo no es una pregunta relevante.

P. Entendemos solo de qu¨¦ est¨¢ hecho el 5% del universo. El resto es materia oscura y energ¨ªa oscura ?Qu¨¦ posibilidad hay de que estemos equivocados y estas no existan?

R. Es posible pero es muy poco probable. Las pruebas de que hay materia oscura son aplastantes. Por ejemplo pensemos en el C¨²mulo Bala, que son dos grupos de galaxias en plena colisi¨®n. Vemos d¨®nde est¨¢ la luz y d¨®nde est¨¢ la masa de esas galaxias y para que todo tenga esa forma tiene que haber materia oscura. Este componente del universo no es tan misterioso como piensan algunas personas. Los neutrinos son una forma de materia oscura. No interact¨²an con la luz. Sabemos que son part¨ªculas que tienen masa pero son invisibles. El misterio es que los neutrinos no pueden explicar la materia oscura. Por eso muchos experimentos de materia oscura buscan part¨ªculas parecidas al neutrino pero m¨¢s pesadas.

P. ?Y la energ¨ªa oscura?

R. Eso me preocupa m¨¢s. Los experimentos para demostrar que existe son mucho m¨¢s dif¨ªciles y hay explicaciones alternativas. Yo creo que existe porque muchas observaciones diferentes han dado con la misma conclusi¨®n [que la energ¨ªa oscura es la causante de que el universo est¨¦ en constante expansi¨®n acelerada].

P. ?Cree que hace falta un dios para explicar algunas de las grandes preguntas del universo?

R. No, soy atea. Hay mucha m¨¢s belleza en la ciencia, en la cosmolog¨ªa, que en la religi¨®n, en las respuestas m¨¢gicas. Respeto mucho a la gente a la que s¨ª reconforta esa forma de ver el mundo, pero a m¨ª no me vale. Yo me siento mucho mejor pensando que somos parte de un universo que podemos intentar comprender. Lo bueno de esta visi¨®n es que es universal. La ciencia explica hechos que son verdad para todo el mundo, crean lo que crean, vivan donde vivan. Creo que adem¨¢s esta forma de entender el universo mejora a la humanidad, genera mejores relaciones entre los pueblos, menos guerras y violencia.

Puedes seguir a MATERIA en Facebook, Twitter e Instagram, o apuntarte aqu¨ª para recibir nuestra newsletter semanal.