?C¨®mo nos afecta en la Tierra la formaci¨®n de un agujero negro?: tres grandes f¨ªsicos lo desvelan

Como si fuera un chiste, un alem¨¢n, un austriaco y un sovi¨¦tico (hoy dir¨ªamos que era ruso), todos premios Nobel, nos dan las claves de c¨®mo afecta a nuestro planeta la formaci¨®n de agujeros negros.

Empezamos por el sovi¨¦tico: Pavel Cherenkov (o Cerenkov o ?erenkov). Miembro del Partido Comunista de la Uni¨®n Sovi¨¦tica, Premio Stalin en dos ocasiones, premio Nobel tambi¨¦n, un maquin¨®n. Cherenkov fue un f¨ªsico nacido a principios del siglo XX que dio nombre a un tipo de radiaci¨®n y que, ag¨¢rrense los machos, tiene que ver con part¨ªculas que superan la velocidad de la luz. A costa de hacer un poco de spoiler de mi propio art¨ªculo, dir¨¦ que esto no contradice lo que postul¨® otro miembro de la terna de cient¨ªficos que tratamos hoy.

Efectivamente, la velocidad de la luz en el vac¨ªo, los archiconocidos (o deber¨ªa) 300.000 kil¨®metros por segundo, no puede superarse de acuerdo a nuestras teor¨ªas f¨ªsicas m¨¢s avanzadas. Pero el diablo est¨¢ en los detalles, y la velocidad de la luz no es la misma en el vac¨ªo que cuando atraviesa un medio, que es algo que tiene una determinada composici¨®n.

Por ejemplo, en el agua la luz es un 25% m¨¢s lenta, un 33% en vidrio ?y un 60% m¨¢s lenta en un diamante, quiz¨¢ por eso nos ciega su brillo (metaf¨®ricamente y no f¨ªsicamente hablando)! Y aunque la luz ¡°se canse¡± al pasar por algunos medios, algunas part¨ªculas tienen m¨¢s aguante y pueden ser m¨¢s r¨¢pidas que la luz en ese medio, todo sin contradecir la Teor¨ªa de la Relatividad que establece que nada puede acelerarse hasta la velocidad de la luz ?en el vac¨ªo! (los complementos circunstanciales de lugar importan en f¨ªsica).

Pues bien, cuando se crea un agujero negro, un evento tremendamente energ¨¦tico y s¨²bito (puede ser en menos de un segundo en determinadas maneras de formar un agujero negro, que no solo hay una), se emiten fotones tremendamente energ¨¦ticos, los rayos gamma que nos contaba Eva. Esos rayos gamma, al llegar a nuestra atm¨®sfera, chocan con mol¨¦culas y ¨¢tomos, aceler¨¢ndolos a velocidades¡­ superiores a la velocidad de la luz en el aire.

Y el resultado es una especie de onda de choque electromagn¨¦tica, como la de los aviones supers¨®nicos (esas son sonoras), que tiene como efecto visible la llamada radiaci¨®n Cherenkov, una luz azulada que pueden detectar los telescopios Cherenkov en la superficie terrestre. Algunos de estos, muy bonitos y grandes, pueden verse en La Palma, donde se est¨¢ construyendo el conjunto de telescopios Cherenkov m¨¢s grande del mundo. El f¨ªsico sovi¨¦tico descubri¨® este efecto viendo lo que pasaba en una botella de agua cuando era bombardeada por material radiactivo, y es que esta luz azulada es tambi¨¦n muy t¨ªpica de las piscinas de agua en reactores nucleares. As¨ª que el primer efecto de la formaci¨®n de un agujero negro puede ser una bonita lluvia de luz azul y part¨ªculas aceleradas en la alta atm¨®sfera.

Algunas part¨ªculas pueden ser m¨¢s r¨¢pidas que la luz sin contradecir la Teor¨ªa de la Relatividad que establece que nada puede acelerarse hasta la velocidad de la luz¡­ en el vac¨ªo

Avanzando al segundo efecto, y volviendo a los protagonistas de nuestro chiste, nos toca hablar del Nobel Wolfgang Pauli, famoso por decirnos que no hay dos electrones iguales. Y, no tan famoso pero aun as¨ª curioso, que fuera conocido por la ¡°conciencia de la f¨ªsica¡± y muriera en la habitaci¨®n 137 de un hospital, que es un n¨²mero ¡°m¨ªstico¡± en f¨ªsica, un adjetivo que tambi¨¦n se dec¨ªa de ¨¦l. Gracias a Pauli sabemos de otra cosa que sentir¨ªamos en la Tierra, o estamos sintiendo todo el rato, porque algunos c¨¢lculos indican que se forma un agujero negro cada segundo, pero esa es otra historia (como cuatro historias divergentes en este p¨¢rrafo hasta ahora).

En 1930 Pauli dijo que cuando un neutr¨®n emite un electr¨®n y se transforma en un prot¨®n, algo que ocurre en menos de 15 minutos para la mitad de los neutrones solitarios del mundo (menos mal que los que nos importan est¨¢n acompa?ados y son mucho m¨¢s estables), muy bien, se conserva la carga: neutra para el neutr¨®n (qu¨¦ sorpresa), positiva para el prot¨®n y negativa, e igual que la anterior y, mira qu¨¦ coincidencia, para el electr¨®n.

Pero a los f¨ªsicos nos gusta la frase ¡°las gallinas que entran por las que salen¡± y se lo aplicamos a todo, as¨ª que Pauli dijo que tambi¨¦n se deb¨ªa conservar algo que se llama momento, algo que se llama esp¨ªn y algo que se llama energ¨ªa. Y, ahorr¨¢ndonos los detalles farragosos, al menos por hoy, si un neutr¨®n suelta solo un prot¨®n y un electr¨®n al desintegrarse no le da para conservar esas 4 cosas. Y Pauli dijo: ¡°Tiene que existir una part¨ªcula desconocida hasta ahora, deben salir m¨¢s gallinas al desintegrarse un neutr¨®n¡±. Y la part¨ªcula se hizo (se descubri¨® en 1956) y se llam¨® neutrino (antineutrino en nuestro ejemplo), y vio Pauli que era buena (muri¨® en el 58).

En la formaci¨®n de agujeros negros a partir de estrellas muy masivas, como puede ser el caso de Rigel (visible ahora gran parte de la noche), lo primero y lo ¨²ltimo que escapa del marem¨¢gnum que se forma antes de colapsar todo son neutrinos. Y esos neutrinos son libres como el Sol cuando amanece, llegan a la Tierra y nos atraviesan, aunque los m¨¢s energ¨¦ticos pueden ser parados y detectados gracias a la luz Cherenkov, luz azul creada por su movimiento m¨¢s r¨¢pido que la luz en el medio, en este caso, agua.

En la formaci¨®n de agujeros negros a partir de estrellas muy masivas, lo que escapa del marem¨¢gnum antes de colapsar son neutrinos. Neutrinos que llegan a la Tierra y nos atraviesan, los m¨¢s energ¨¦ticos pueden ser detectados¡­ gracias a la luz azul de Cherenkov, ?en el agua!

Y terminamos por el alem¨¢n, Albert Einstein, que ya hab¨ªa salido en nuestra historia de hoy ?y en cu¨¢l no sale! ?Han sentido alguna vez que todo se paraba alrededor, para luego sufrir un escalofr¨ªo junto con un d¨¦j¨¤ vu? Pues no ser¨ªa por un agujero negro, porque aunque en su formaci¨®n pueden crearse ondas gravitatorias, que perturban el espaciotiempo haciendo un metro y un segundo m¨¢s cortos y m¨¢s largos c¨ªclicamente (durante el paso del pulso o ¡°cuanto¡± de la onda), la verdad es que su efecto en la materia es muy peque?o.

Si las ondas gravitacionales que hemos detectado al fusionarse dos estrellas de neutrones o dos agujeros negros producen cambios (?medibles!) en el espacio, de modo que lo que antes ten¨ªa 4 kil¨®metros de longitud cambia en la diezmil¨¦sima del tama?o de un prot¨®n (y, para m¨¢s se?as, 4 kil¨®metros ser¨ªan 4 trillones de protones puestos uno al lado de otro). Por su parte, las que se generar¨ªan en la formaci¨®n de un agujero negro estelar en la zona central de nuestra galaxia, donde no hay mes que no muera una estrella, ser¨ªan al menos un orden de magnitud menos intensa, demasiado (poco) para nuestros detectores actuales.

Neutrinos, ondas gravitacionales y, sobre todo, como siempre, son los fotones los que m¨¢s percibimos ahora mismo cada vez que se forma un agujero negro (estelar) en alg¨²n punto del universo. Bueno, podr¨ªamos percibir estas part¨ªculas cuando nos llega la se?al a la Tierra y si tuvi¨¦ramos los telescopios y detectores adecuados para los tres tipos de part¨ªculas (hemos identificado onda gravitacional con una part¨ªcula, el gravit¨®n, en esta ¨²ltima frase, la cosa no es directa ni nos ocupa hoy).

Cuanto m¨¢s lejos est¨¦, menos energ¨ªa nos llega de ese evento, el agujero negro estelar (y solitario) m¨¢s cercano debi¨® ocurrir a unos 5.000 a?os luz de distancia, no se sabe cu¨¢ndo. Pero algo (sutil) se nota en el alma en nuestro planeta cuando una estrella se va y deja un agujero negro detr¨¢s. Nos lo contaron un sovi¨¦tico, un austriaco y un alem¨¢n, e involucran part¨ªculas sin (?casi?) masa pero reales.

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