Kip Thorne - Agujeros Negros Y Tiempo Curvo

Traductor: García Sanz, Javier

Autor: Thorne, Kip S.

©2010, Crítica

Colección: Drakontos

ISBN: 9788498921557

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La historia de cómo lo hicieron, y de cómo descubrieron las peculiares propiedades de los agujeros negros en el espacio que dejaban atrás, constituye el tema de este libro. Es una historia de descubrimiento científico en acción, escrita por uno de los participantes, algo parecido a lo que fue La doble hélice de James Watson respecto al descubrimiento de la estructura del ADN, que llevó a la comprensión del código genético. Pero a diferencia del caso del ADN, no se disponía de resultados experimentales que guiaran a los investigadores.

E STE libro se basa en una combinación de principios físicos firmemente establecidos y de especulación muy imaginativa con la que el autor intenta ir más allá de lo que actualmente se conoce con solidez y entrar en una parte del mundo físico que no tiene contrapartida conocida en nuestra vida cotidiana en la Tierra. Su objetivo es, entre otras cosas, el examen del exterior tanto como del interior de un agujero negro —un cuerpo estelar tan masivo y concentrado que su campo gravitatorio impide que las partículas materiales y la luz escapen por las vías que son comunes en una estrella como nuestro Sol. Las descripciones que se dan de los sucesos que experimentaría un observador que se aproximase a dicho agujero negro desde fuera están basadas en las predicciones de la teoría de la relatividad general en un dominio de «gravedad-fuerte» donde nunca ha sido directamente verificada. Las especulaciones que van más allá de esto y tratan de la región interna de lo que se denomina el «horizonte» del agujero negro se basan en un tipo especial de valor, en realidad de osadía, que Thorne y sus colaboradores internacionales tienen en abundancia y comparten con gusto. Uno se acuerda de la afirmación de un distinguido físico: «Los cosmólogos normalmente se equivocan, pero raramente dudan». Habría que leer este libro con dos objetivos: aprender algunos hechos fidedignos concernientes a las extrañas pero reales características de nuestro Universo físico, y disfrutar con la especulación autorizada acerca de lo que podría haber más allá de lo que sabemos con razonable certeza.

Como prefacio al trabajo, habría que decir que la teoría de la relatividad general de Einstein, una de las más grandes creaciones de la ciencia especulativa, fue formulada precisamente hace más de tres cuartos de siglo. Sus éxitos a mediados de los años veinte, que proporcionaron una explicación de las desviaciones del movimiento del planeta Mercurio respecto a las predicciones de la teoría de la gravitación newtoniana, y más tarde una explicación del desplazamiento hacia el rojo de las nebulosas descubiertas por Hubble y sus colegas en el Observatorio del Monte Wilson, fueron seguidos de un periodo de relativa quietud mientras la comunidad de los físicos orientaba más su atención a la explotación de la mecánica cuántica, tanto como a la física nuclear, la física de partículas de altas energías y los avances en la cosmología observacional.

El concepto de agujeros negros había sido propuesto de forma especulativa poco después del descubrimiento de la teoría de la gravitación de Newton. Con los cambios adecuados, se encontró que tenían un lugar natural en la teoría de la relatividad si se estaba dispuesto a extrapolar soluciones de las ecuaciones básicas hasta campos gravitatorios muy intensos —un procedimiento que Einstein consideró con escepticismo en esa época. No obstante, utilizando la teoría, Chandrasekhar había señalado en los años treinta que, de acuerdo con ella, las estrellas que tienen una masa por encima de cierto valor crítico, el llamado límite de Chandrasekhar, deberían colapsar y convertirse en lo que ahora llamamos agujeros negros cuando han agotado las fuentes nucleares de energía responsable de sus altas temperaturas. Algo más avanzados los años treinta, este trabajo fue ampliado por Zwicky y por Oppenheimer y sus colegas, quienes demostraron que existe un rango de masas estelares dentro del cual cabría esperar que la estrella colapse más bien hacia un estado en el que esté constituida por neutrones densamente empaquetados, la llamada estrella de neutrones. En cualquier caso, la implosión final de la estrella cuando se agota su energía nuclear debería estar acompañada por un inmenso derramamiento de energía en un tiempo relativamente corto, un derramamiento que debe estar asociado con el brillo de las supernovas vistas ocasionalmente tanto en nuestra propia galaxia como en nebulosas más distantes.

La segunda guerra mundial interrumpió este trabajo. Sin embargo, en los años cincuenta y sesenta la comunidad científica volvió a él con renovado interés y vigor, tanto en la frontera experimental como en la teórica. Se hicieron tres avances principales. Primero, los conocimientos obtenidos en la investigación en física nuclear y de altas energías encontraron un lugar natural en la teoría cosmológica, proporcionando apoyo para la que comúnmente se conoce como teoría del «big bang» de la formación de nuestro Universo. Muchas líneas de evidencia apoyan ahora la idea de que el Universo que conocemos tuvo su origen como resultado de la explosión de una pequeña sopa primordial hecha de partículas calientes y densamente concentradas, comúnmente llamada una bola de fuego. El suceso primario ocurrió hace entre diez y veinte mil millones de años. Quizá el apoyo más espectacular para la hipótesis fue el descubrimiento de los restos degradados de las ondas luminosas que acompañaban a una fase posterior de la explosión inicial.