¿Puedes hacer un agujero negro en el laboratorio?

¿Alguien puede hacer un agujero negro en un laboratorio? – Sohini B., 13, Calcuta, Bengala Occidental, India

Un agujero negro es un objeto tan masivo y denso que ni siquiera la luz puede escapar de su gravedad. Se forman en el espacio cuando colapsan objetos extremadamente densos, como los centros de las estrellas.

Todos los agujeros negros observados en el espacio son producto de procesos naturales y están muy distantes.

Representación artística de un agujero negro como el que se encuentra en el centro de nuestra galaxia. Si bien el disco negro en el centro es una región de la que la luz no puede escapar, el material caliente alrededor del agujero negro emite mucha luz. NASA, ESA, CSA, Ralph Crawford (STScI)

Como astrónomo, estudio cómo los agujeros negros interactúan con su entorno. Construir un agujero negro en un laboratorio sería una oportunidad increíble para aprender más sobre cómo funciona el universo. ¿Pero es posible?

¿Qué se necesita para hacer un agujero negro?

Cualquier cantidad de masa puede convertirse en un agujero negro si lo metes en un espacio lo suficientemente pequeño, pero necesitarías una densidad extremadamente alta, o masa por volumen, para crear uno en la Tierra. La densidad del agua es de 1 gramo por centímetro cúbico. Eso es alrededor de 8 libras por galón. El elemento común más denso, el plomo, es 11 veces más denso. Todavía no es lo suficientemente denso como para formar un agujero negro. Para hacer esto, la gravedad necesita vencer las fuerzas muy fuertes que crean enlaces dentro de los átomos y dan estructura a la materia.

Los objetos en el espacio pueden ser mucho, mucho más densos que los de la Tierra. Una estrella masiva moribunda puede colapsar y convertirse en un objeto muy denso llamado estrella de neutrones cuando la gravedad del núcleo de la estrella supera la fuerza de empuje entre los átomos. Cuando ocurre este fenómeno, toda la materia de la estrella de neutrones se fusiona en un átomo grande, con una densidad de aproximadamente un millón de billones de g/cc. ¡Una cucharadita de estrella de neutrones es mil veces más pesada que la Gran Pirámide de Giza en Egipto!

Si la estrella de neutrones se vuelve más masiva y densa, las fuerzas que mantienen unidos a los átomos finalmente pueden rendirse a la gravedad y toda la masa colapsa hacia adentro. En algún momento, la velocidad necesaria para escapar de su gravedad se vuelve mayor que la velocidad de la luz, lo que significa que nada puede escapar y todas las partículas alrededor de la estrella son absorbidas. En lugar de un gran átomo, ahora hay un agujero negro.

Un agujero negro con la masa de la Tierra tendría un radio de aproximadamente media pulgada, que es aproximadamente el tamaño de su pulgar. Su densidad estaría en el rango de billones de billones de billones de g/cc.

Los objetos más pequeños creados por el hombre son diminutos chips de computadora y dispositivos biomédicos 100 millones de veces más pequeños que el pulgar. Si se pudiera meter una tonelada métrica (2.000 libras, aproximadamente el peso de un automóvil pequeño) de material en el chip de computadora más pequeño, se crearía un agujero negro.

¿Es posible hoy en el laboratorio?

En resumen, no. No hay manera de producir artificialmente las enormes densidades descritas anteriormente. El material cotidiano más denso es muchos millones de veces menos denso que lo que se necesita para producir un pequeño agujero negro.

Cuando se activan enormes aceleradores de partículas subterráneos, a la gente a veces le preocupa que se creen pequeños agujeros negros al chocar trozos de materia a velocidades muy altas. No te preocupes, los agujeros negros no se producen de esta manera.

Si bien algunos aceleradores de partículas pueden crear condiciones tan calientes y densas como el Big Bang, no producen agujeros negros.

En los colisionadores de partículas, los imanes aceleran las partículas a través de un tubo largo, donde luego chocan. Estos experimentos tienen como objetivo simular las condiciones presentes en el universo temprano, pero no crearán agujeros negros. CERN ¿Sería posible en el futuro?

Es difícil saber cómo se desarrollará la tecnología en el futuro, pero las leyes de la física seguirán siendo las mismas. La materia normal no puede ser comprimida en un espacio lo suficientemente pequeño y denso sin superar una enorme presión externa.

Existe una laguna que algunos científicos creen que podría solucionar este problema. Sólo algunos tipos de partículas son empujadas entre sí por la presión externa.

Algunas partículas no se resisten a estar en el mismo espacio. Puedes apilarlos tanto como quieras en el volumen dado. Una partícula de luz, llamada fotón, es una de esas partículas, por lo que es posible que muchos, muchos fotones puedan enfocarse en un solo punto y crear la densidad necesaria para crear un agujero negro.

Los dos tipos principales de partículas son los fermiones, que forman la materia, y los bosones, que transportan fuerza. En teoría, meter una cantidad increíble de bosones en un área pequeña podría crear un agujero negro. Pero ningún científico ha sido capaz de hacer eso. MissMJ, Cush/Wikimedia Commons, CC BI

Este tipo de agujero negro se llama “kugelblitz”. Para hacer un kugelblitz, habría que convertir una enorme cantidad de masa directamente en energía, y luego concentrar toda esa energía en una pequeña área del espacio. Algunos científicos creen que potentes láseres podrían lograr este efecto. Otros dicen que no hay manera de enfocar suficiente luz. Por ahora, esta idea sigue siendo ciencia ficción.

¿Qué pasaría si los científicos lo crearan con éxito?

Mucha gente piensa que cuando algo cae en un agujero negro, desaparece para siempre, pero la mayoría de los científicos piensan que no es así. La teoría más famosa de Stephen Hawking fue la idea de que los agujeros negros pierden gradualmente su masa. De esta forma, un pequeño agujero negro se “evaporaría” muy rápidamente.

Dado que cualquier agujero negro creado en un laboratorio sería diminuto, se evaporaría instantáneamente en un destello de luz de alta energía. Uno artificial probablemente sólo existiría durante una fracción de segundo antes de desaparecer sin causar daño.

Por lo tanto, crear un agujero negro artificial es imposible con nuestra tecnología actual y podría ser completamente imposible debido a las leyes de la física. Aún así, pensar en los agujeros negros y cómo afectarían a los objetos que los rodean ayuda a los científicos a comprender cómo funciona el universo.

Y como la curiosidad no tiene límite de edad, adultos, cuéntanos también qué te estás preguntando. No podremos responder todas las preguntas, pero haremos nuestro mejor esfuerzo.