Aproximación a los Agujeros Negros. Las noches de estudio en Granada.

-Para hacernos una idea de lo que es un Agujero Negro primero hemos de ser conscientes de una cosa: la materia que nos rodea habitualmente  está prácticamente vacía, es hueca. Incluso diría más, es una ilusión. Esto comprendo que es difícil de entender, pero es así-

 De esta manera hablaba uno de los compañeros de piso en Granada,  estudiante de  Físicas,  aquella noche de mediados de los setenta.  El cenicero rebosaba de colillas. En la gran mesa  rectangular cuatro conos de luz procedentes de sendas bombillas azules de flexos metálicos que rompían la total oscuridad del salón se saturaban de humo de tabaco. En la radio sonaba muy tenuamente la música de alguna emisora de la madrugada que a veces había que apagar para concentrarnos más. 

Y allí estábamos, con los apuntes de Fisicoquímica o de Botánica de Farmacia, mi amigo y compinche Manolo junto a otros compañeros del piso  matriculados en Físicas que  preparaban un examen de Mecánica Cuántica.

Habíamos hecho un pequeño descanso, y comenzábamos a charlar distendidamente, fumando y haciendo bromas. La conversación, rebotando al azar de tema en tema,  había desembocado en una reflexión sobre los Agujeros Negros. Se trataba de  un fenómeno tan misterioso que, con el nivel de cafeína en sangre que llevábamos, disparaba nuestra imaginación.

En ese momento estaba en el uso de la palabra un estudiante malagueño de Físicas dueño de una inteligencia portentosa. Racionalista en extremo, aplicaba un cientifismo tan radical a su vida cotidiana que de vez en cuando caía en comportamientos ciertamente extravagantes. Era el típico sabio distraído. Hasta las cosas más nimias y rutinarias las pasaba por el tamiz de un empirismo científico que le llevaba a veces a situaciones muy chocantes. Le llamábamos Merlín, aunque su nombre era Antonio.   

- Para imaginarnos lo que es un Agujero Negro -continuó- primero hemos de ser conscientes de cómo es realmente la materia que nos rodea. De cuál es la naturaleza del mundo del que formamos parte.

- ¿Y cómo es esa materia? -preguntó otro compañero tras dar una profunda calada al enésimo Celtas Cortos y expulsar una densísima vaharada de humo que  le ocultó el rostro.

- La materia que nos rodea está prácticamente vacía. Está hueca, no tiene casi nada dentro. Todo es un poco ilusorio. Amigos, habéis estudiado en Química elemental que la masa del átomo reside únicamente en el núcleo, donde están los protones y los neutrones. Sabéis también que la corteza, donde habitan los electrones, no tiene masa.

- Sí, eso ya lo sabíamos. ¿A dónde quieres ir a parar, Merlín?

-Pues quiero ir a parar a lo siguiente: ese núcleo que ostenta en exclusiva la masa  es 100.000 veces más pequeño que todo el átomo en su conjunto. Si éste fuera, por ejemplo, del tamaño de una nave industrial su núcleo sería del tamaño de una mosca. Bueno, es una comparación para andar por casa. Y la masa solo residiría en esa mosca, la nave industrial sería la corteza vacía del átomo donde campan a sus anchas los electrones carentes totalmente de masa.

 En ese momento tomó  la palabra el otro estudiante de Fisicas, Manolo, un muchacho de una familia muy humilde de agricultores  de la costa granadina que se expresaba con un acento andaluz cerradísimo. Se costeaba los estudios con la llamada Beca-salario. Era muy buen estudiante y terminó la carrera con excelentes notas. Un verano lo visité con mi hermano Guillermo y pudimos admirar cómo cultivaban la tierra él y su familia con una burra a la que le llamaban "la Morita". Gente muy buena y hospitalaria.

- Merlín, eso quiere decir que en este mundo en que vivimos las masas "reales" de los objetos nunca se tocan. En realidad sólo hay interacciones de campos electromagnéticos, ya que la "masa real" que posee el átomo permanece a buen recaudo rodeada de una corteza gigantesca completamente vacía. La verdad es que nunca nos tocamos realmente.

- Qué interesante -dijo el fumador de Celtas Cortos tras dar otra intensa calada a su cigarrillo.

- Sí -prosiguió Manolo -. Así es la materia que percibimos a nuestro alrededor. Pero en el Universo la materia adopta a veces otras características que le dan una naturaleza muy difícilmente imaginable por nosotros. Y voy a enfilar ya hacia los Agujeros Negros.

Manolo no fumaba, sólo en alguna fiesta y sin tragarse el humo.  Pero era un experimentado fumador pasivo. Para sorpresa de todos, pidió un cigarrillo, lo encendió y continuó.

- Vámonos primero a las estrellas -esto parece ahora premonitorio porque me han llegado noticias de que actualmente trabaja en un Instituto astrofísico-. Las estrellas son en general inmensas masas de átomos de hidrógeno que, a consecuencia de las descomunales presiones que se dan en estos cuerpos celestes, se fusionan formando átomos de helio. Esto supone que las estrellas son en realidad millones y millones de bombas atómicas de fusión, bombas de hidrógeno que liberan la energía necesaria, entre otras cosas, para equilibrar la colosal atracción gravitatoria que sufre la propia estrella y que le llevaría a implosionar, a derrumbarse hacia dentro de ella misma. Así, se produce un equilibrio entre la intensa temperatura del interior que provoca expansión y la tendencia a la contracción debida a la gravedad.

Pero llega un momento en que el combustible se va agotando, la temperatura interior desciende y comienza a predominar la fuerza de contracción gravitatoria que cada vez se hace más intensa.

Resumiendo y simplificando -porque todo esto es más complejo de lo que parece- se llega a una situación tal  que la fuerza de contracción es tan grande que la presión se hace insoportable para los átomos del interior. La estructura atómica se va desintegrado y llegamos a un punto en que sólo hay protones, neutrones y electrones libres. La estrella se convierte en lo que se denomina una "enana blanca".

Si la contracción sigue avanzando  debido a un tamaño estelar de tal calibre que provoque unas fuerzas gravitacionales muy grandes, todas las partículas se convierten en neutrones por causa de la unión de los electrones con protones. Llegamos así a la siguiente fase, la "estrella de neutrones".

- Debe de tener una densidad muy grande - apostilló el fumador de Celtas Cortos mientras la brasa de su cigarrillo relumbraba e iluminaba la penumbra  debido a una nueva e intensa calada.

- Así es - continuó Manolo -. SI EL SOL SE CONVIRTIERA EN UNA ESTRELLA DE NEUTRONES TODA SU MASA SE REDUCIRÍA A UNA ESFERA DE 16 KILÓMETROS DE DIÁMETRO. Y cuando se dan ciertas condiciones la gravitación puede hacer saltar esa estructura de neutrones y llegamos al colapso. Cada vez el volumen se reduce más, las partículas subatómicas se van apretando  entre sí, todo se va comprimiendo y ese vacío de la materia que nos rodea habitualmente desaparece por completo. La densidad llega a ser monstruosa al igual que la atracción gravitatoria. Entramos en un punto en que nada puede escapar a esa gravedad, ninguna partícula, ni siquiera la luz, de ahí el nombre de agujero negro. La masa tiende a cero y la atracción gravitatoria a infinito. El agujero negro está rodeado del llamado " horizonte de sucesos". Ese es el límite del que no puede escapar nada, ni un simple fotón de luz.

Nos quedamos todos pensativos durante unos instantes. En ese momento abrió la puerta un compañero de Elche estudiante de Aparejadores, muy aficionado a la música de Barry White.

- Ché, cojons, son las tres, la hora de las torta. Anem a echar a suertes quién baja al horno a por ellas.

   Y la noche avanzaba.

(Texto: © 2018- Mariano López- Acosta)

[Imagen: De Ute Kraus, Physics education group Kraus, Universität Hildesheim, Space Time Travel, (background image of the milky way: Axel Mellinger) - Gallery of Space Time Travel, CC BY-SA 2.5, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=370240]