3 de junio de 2011
Como si de fantasmas cósmicos se tratase, es posible que agujeros negros en miniatura atraviesen la Tierra diariamente sin crear ningún peligro, como sugiere un estudio reciente.
Esta nueva teoría pone fin al temor de que poderosas máquinas como el Gran Colisionador de Hadrones puedan crear agujeros negros capaces de tragarse el planeta.
Los autores del estudio creen que estos minúsculos agujeros negros tienen un comportamiento completamente distinto al de sus hermanos mayores, llamados agujeros negros astrofísicos o de masa estelar.
A pesar de tener la masa de aproximadamente mil coches, un mini agujero negro es más pequeño que un átomo. Con ese tamaño un agujero negro no podría atraer mucha materia y en su lugar atraparía átomos y algunas moléculas más grandes a órbitas circulares, al igual que los protones atraen a los electrones en los átomos.
Así, los autores del estudio llaman a los mini agujeros negros que atraen materia a las órbitas «equivalentes gravitatorios de los átomos».
«Estos equivalentes no pueden causar ningún daño», afirma el coautor del estudio Aaron VanDevender, investigador de la empresa de biotecnología Halcyon Molecular de Redwood City (California). «Un átomo asociado a un equivalente gravitatorio podría desprenderse e impactar contigo, pero ni te darías cuenta. Se trata de una cantidad de energía muy pequeña».
Un universo lleno de mini agujeros negros
Se cree que los agujeros negros astrofísicos se forman al chocar enormes estrellas moribundas, dejando cuerpos tan densos que ni siquiera la luz puede escapar de su empuje gravitacional.
Los científicos creen que varios agujeros negros astrofísicos pueden unirse y formar agujeros negros supermasivos que se encuentran en el centro de grandes galaxias, incluida nuestra Vía Láctea.
Aunque no podemos ver el agujero negro en sí mismo, los científicos pueden ver la luz del material extremadamente caliente que cae en el agujero negro, formando lo que se conoce como disco de acrecimiento.
Entretanto, las teorías afirman que se crearon muchos mini agujeros negros poco después del comienzo del universo, a medida que la materia densa se iba enfriando y expandiendo.
Según VanDevender, esa materia originaria no estaba distribuida de forma uniforme en el cosmos, por lo que algunas regiones del espacio eran más densas que otras.
«Debido a las variaciones aleatorias de la densidad [de la materia], algunos trozos formaron al principio agujeros negros», afirmó.
De acuerdo con el físico Stephen Hawking, los agujeros negros más pequeños deberían perder masa en forma de radiación y evaporarse en última instancia.
Sin embargo, la radiación descrita por Hawking nunca ha sido observada, por lo que el nuevo estudio supone que los mini agujeros originarios siguen existiendo en el universo.
Basándose en sus cálculos, VanDevender y su padre, J. Pace VanDevender, de Sandia National Laboratories en Albuquerque (Nuevo México), creen que uno o dos de estos mini agujeros atraviesan la tierra cada día.
Los mini agujeros negros son demasiado pequeños como para absorber mucha materia.
De acuerdo con el nuevo estudio, publicado online este mes en arXiv.org, la principal diferencia entre los agujeros grandes y los pequeños es lo que ocurre en el llamado horizonte de sucesos (lo más cerca que puede estar un objeto de un agujero negro antes de que sea imposible escapar).
Cuanto más grande y masivo es un agujero negro, más grande es su horizonte de sucesos.
«Pensamos en la gravedad como una fuerza muy atrayente y en el caso de los agujeros negros más grandes la fuerza es tal que empuja a todo a su interior», comentó Aaron VanDevender. «En estos casos empujan hacia un horizonte de sucesos muy grande, el espacio que absorbe los objetos es enorme».
En comparación, el horizonte de sucesos de un mini agujero negro es incluso más pequeño que el diámetro de un átomo, lo que significa que el agujero negro puede atravesar un planeta entero y que aún así haya pocas posibilidades de acercarse demasiado a un átomo como para que pase el horizonte de sucesos.
Según esta teoría, cuando un mini agujero negro atrae una partícula, lo más probable es que gire alrededor del agujero negro lejos del horizonte de sucesos y no sea absorbida.
«En el caso de los equivalentes gravitatorios de los átomos, éstos no caen en el horizonte de sucesos por la misma razón por la que los electrones no caen en el núcleo», explicó VanDevender.
De acuerdo con las teorías de mecánica cuántica, los electrones no forman órbitas bien definidas alrededor de los átomos, como hacen los planetas alrededor del Sol, sino que las partículas se encuentran en una especie de nube de posibilidades alrededor del núcleo. La órbita más estable de un electrón, y la más probable, no está ni demasiado cerca ni demasiado lejos del núcleo.
De la misma manera, «aunque un mini agujero negro atrae a los átomos gracias a la gravedad, el efecto cuántico impide que absorba a los átomos».
Pocas veces un átomo o partícula se acerca lo suficiente a un mini agujero negro como para que éste lo absorba. Los VanDevender calculan que se necesitaría más tiempo que la edad del universo para que un mini agujero negro tragara todos los átomos de la Tierra.
¿Son los átomos inestables cerca de los mini agujeros negros?
Massimo Ricotti, astrónomo de la Universidad de Maryland está de acuerdo en que sería muy poco probable que un mini agujero negro capturara a un átomo gracias a la gravedad.
«Es muy difícil que los mini agujeros negros absorban materia, porque son demasiado pequeños», afirmó Ricotti, que no participó en el estudio. «Aunque atravesaran un cuerpo sólido, la mayoría del tiempo se encontrarían casi en el vacío debido a su minúsculo tamaño»
Sin embargo, Ricotti se muestra escéptico sobre si los átomos que sí son capturados puedan formar órbitas estables alrededor de un mini agujero negro, creando un equivalente gravitatorio.
Una de las razones es que los átomos en órbita se sobrecalentarían debido a la intensa gravedad y provocarían cargas eléctricas. Las partículas cargadas emitirían radiación electromagnética, vaciando de energía a las partículas y provocando en última instancia que cayeran en el agujero negro.
«Sin duda los equivalentes gravitatorios de los átomos serían objetos muy interesantes si existieran», añadió Ricotti.
Sin embargo, «me gustaría comprender mejor algunos puntos relacionados con la estabilidad de los equivalentes gravitatorios de los átomos y los mecanismos por los que [un átomo] es atraído».
