Los hoyos negros: 2. los minihoyos negros


Los hoyos negros son un producto natural de la teoría general de la relatividad, desarrollada por Einstein en 1915. Esta teoría permite que existan hoyos negros de todos tamaños, unos mas grandes, otros mas chicos. Por otro lado, la propia definición de hoyo negro, un objeto cuya fuerza de atracción gravitacional es tan poderosa que ni siquiera la luz puede escapar de él, impone la restricción de que para una masa dada el hoyo negro debe ser menor que cierto tamaño. Un hoyo negro con la masa del Sol no puede tener mas de seis kilómetros de diámetro (el Sol tiene 1.4 millones de kilómetros de diámetro); un hoyo negro con la masa de la Tierra debe medir menos de dos centímetros y uno con la masa de la Luna sería mas pequeño que el punto que termina esta frase.

Hoy en día se cree que los hoyos negros se forman cuando una estrella particularmente masiva (digamos cuarenta veces mayor que el Sol) termina su existencia en una explosión de supernova, la parte central de la estrella cae sobre sí misma dando lugar a un hoyo negro. Debido a como se da este proceso, los hoyos negros que se forman deben tener forzosamente una masa mayor a un par de veces la masa del Sol. Es decir que mientras que la relatividad general permite la existencia de hoyos negros de cualquier tamaño, la forma en que la naturaleza los produce hace que todos tengan una masa mayor que cierto límite inferior. Debido a esto, la búsqueda de hoyos negros que realizan astrónomos se basa en buscar objetos invisibles con una masa varias veces mayor que la del Sol. Al parecer la naturaleza ya no forma hoyos negros pequeños, por ejemplo de unos cuantos centímetros y con la masa de la Tierra.

Sin embargo, existe la posibilidad de que hayan hoyos negros mucho menores que el Sol. Estos pueden formarse solamente si uno logra comprimir materia a altísimas densidades aplicando una presión suficientemente fuerte. En la práctica es factible que hoyos negros de todos tamaños se hayan formado durante la famosa Gran Explosión, cuando la materia del Universo naciente era sometida a una presión lo suficientemente fuerte. A los pequeños hoyos negros que (posiblemente) se formaron durante la Gran Explosión se les conoce a veces como "minihoyos negros" o "hoyos negros primigenios". El descubrimiento y posterior estudio de estos "minihoyos" negros nos daría valiosas pistas acerca de las condiciones en las cuales se formó el Universo.

Además del estudio de las condiciones físicas del Universo recién formado, existe un motivo para buscar estos "minihoyos". De acuerdo a una combinación de procesos físicos que relacionan la relatividad general con la mecánica cuántica, Stephen Hawking se dió cuenta a finales de 1970 que los hoyos negros en realidad no son completamente negros y que emiten radiación, a tazas muy pequeñas. Qué tanta radiación emiten depende del tamaño del hoyo negro y una consecuencia que dedujo Hawking es que los hoyos negros mas pequeños de hecho explotan después de unos años, desintegrándose por completo. Según los cálculos que han hecho los físicos, un hoyo negro de cien millones de toneladas tarda unos diez mil millones de años, un tiempo comparable con la edad del Universo. Entre mas pequeño sea el hoyo negro menor es el tiempo que tarda en explotar. Una consecuencia es que si todos los "minihoyos" negros se formaron durante la Gran Explosión -hace unos quince mil millones de años- entonces los que tenian masas menores a cien millones de toneladas ya explotaron. Hoy en día habría algunos "minihoyos" negros de cien millones de toneladas explotando con una energía comparable a la que radía en Sol en un minuto. Los estudios de los astrofísicos teóricos indican que esta explosión debe dar lugar a una breve e intensa emisión de rayos X y gamma.

Cuando a principios de los años setenta se reveló el descubrimiento de los llamados "estallidos de rayos gamma" (o gamma-ray burst en inglés), algunos astrónomos pensaron que podría tratarse de explosiones relacionadas con estos "minihoyos" negros primigenios. Posteriores estudios revelaron que este no podía ser el caso. Un grupo encabezado por Trevor Weekes empleó telescopios de rayos gamma situados en Arizona para buscar evidencia de minihoyos negros. No la encontró pero de sus observaciones sabemos que no puede haber mas de trescientos hoyos negros primordiales por cada año-luz cúbico. Este dato a su vez pone restricciones en cuanto a como pudo ser la Gran Explosión. Pero la búsqueda continua. El descubrimiento de estos minihoyos negros sería una evidencia muy fuerte a favor de la teoría de la Gran Explosión, corroboraría las ideas de Hawking acerca de la unificación de la mecánica cuántica con la relatividad general y, por supuesto, probaría la existencia de los hoyos negros.


Esperanza Carrasco Licea & Alberto Carramiñana Alonso
Diario Síntesis, 23 de febrero de 1999

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