¿Alguna vez te has preguntado qué sucede cuando caes en un agujero negro? Ahora, gracias a una nueva visualización inmersiva producida en una supercomputadora de la NASA, los espectadores pueden sumergirse en el horizonte de eventos, el punto de no retorno de un hoyo negro.
En esta visualización de un vuelo hacia un agujero negro supermasivo, se resaltan muchas de las fascinantes características producidas por los efectos de la relatividad general en el camino.
Producida en una supercomputadora de la NASA, la simulación sigue una cámara mientras se acerca, orbita brevemente y luego cruza el horizonte de eventos, el punto de no retorno, de un monstruoso agujero negro muy similar al que se encuentra en el centro de nuestra galaxia.
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“La gente a menudo pregunta sobre esto, y simular estos procesos difíciles de imaginar me ayuda a conectar las matemáticas de la relatividad con las consecuencias reales en el universo real”, dijo Jeremy Schnittman, astrofísico del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, quien creó las visualizaciones.
“Así que simulé dos escenarios diferentes, uno donde una cámara, un sustituto de un astronauta audaz, apenas se pierde el horizonte de eventos y rebota hacia afuera, y otro donde cruza el límite, sellando su destino”.
Jeremy Schnittman
Las visualizaciones están disponibles en múltiples formas. Los videos explicativos actúan como guías turísticas, iluminando los extraños efectos de la teoría general de la relatividad de Einstein.
Las versiones de videos de 360 grados permiten a los espectadores mirar a su alrededor durante el viaje, mientras que otros se reproducen de manera lineal.
Para crear las visualizaciones, Schnittman se asoció con el científico del Goddard, Brian Powell, y utilizaron la supercomputadora Discover en el Centro de Simulación del Clima de la NASA.
El proyecto generó alrededor de 10 terabytes de datos, equivalente a aproximadamente la mitad del contenido textual estimado en la Biblioteca del Congreso, y tomó unos 5 días ejecutándose en solo el 0.3% de los 129 mil procesadores de Discover. El mismo logro llevaría más de una década en una computadora portátil típica.
Cómo sería caer en un hoyo negro
La recreación de la NASA es de un agujero negro supermasivo con 4.3 millones de veces la masa de nuestro Sol, equivalente al monstruo ubicado en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea.
“Si tienes la opción, quieres caer en un agujero negro supermasivo”, explicó Schnittman. “Los agujeros negros de masa estelar, que contienen hasta aproximadamente 30 masas solares, tienen horizontes de eventos mucho más pequeños y fuerzas de marea más fuertes, que pueden desgarrar objetos que se acercan antes de llegar al horizonte”.
Esto ocurre porque la atracción gravitatoria en el extremo de un objeto más cercano al agujero negro es mucho más fuerte que en el otro extremo. Los objetos en caída se estiran como fideos, un proceso que los astrofísicos llaman espaguetificación.
El horizonte de eventos del agujero negro simulado abarca aproximadamente 25 millones de kilómetros, o alrededor del 17% de la distancia de la Tierra al Sol. Una nube plana y giratoria de gas caliente y brillante llamada disco de acreción lo rodea y sirve como referencia visual durante la caída.
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También lo hacen estructuras brillantes llamadas anillos fotónicos, que se forman más cerca del agujero negro a partir de la luz que ha orbitado una o más veces. Un telón de fondo del cielo estrellado como se ve desde la Tierra completa la escena.
A medida que la cámara se acerca al agujero negro, alcanzando velocidades cada vez más cercanas a la de la luz misma, el brillo del disco de acreción y las estrellas de fondo se amplifica de la misma manera que el sonido de un automóvil de carreras que se aproxima aumenta de tono. Su luz aparece más brillante y más blanca cuando se mira en la dirección del viaje.
El video comienza con la cámara ubicada a casi 640 millones de kilómetros de distancia, con el agujero negro llenando rápidamente la vista. En el camino, el disco del agujero negro, los anillos fotónicos y el cielo nocturno se distorsionan cada vez más, incluso, forman múltiples imágenes a medida que su luz atraviesa el espacio-tiempo cada vez más deformado.
En tiempo real, la cámara tarda aproximadamente 3 horas en caer hasta el horizonte de eventos, ejecutando casi dos órbitas completas de 30 minutos en el camino. Pero para cualquier persona observando desde lejos, nunca llegaría completamente. A medida que el espacio-tiempo se distorsiona cada vez más cerca del horizonte, la imagen de la cámara se ralentizaría y luego parecería congelarse justo antes de llegar. Es por eso que los astrónomos originalmente se referían a los agujeros negros como “estrellas congeladas”.
En el horizonte de eventos, incluso el espacio-tiempo fluye hacia adentro a la velocidad de la luz, el límite cósmico de velocidad. Una vez dentro, tanto la cámara como el espacio-tiempo en el que se mueve se precipitan hacia el centro del agujero negro, un punto unidimensional llamado singularidad, donde las leyes de la física según las conocemos dejan de funcionar.
“Una vez que la cámara cruza el horizonte, su destrucción por espaguetificación está a solo 12.8 segundos de distancia”, dijo Schnittman. A partir de ahí, solo quedan 128 mil kilómetros, hasta la singularidad. Esta etapa final del viaje dura un abrir y cerrar de ojos.
Viaje donde se logra salir del agujero negro
En el escenario alternativo recreado por la NASA, la cámara orbita cerca del horizonte de eventos pero nunca lo cruza y escapa. Si un astronauta volara en una nave espacial en este viaje redondo de 6 horas mientras sus colegas en una nave nodriza permanecieran lejos del agujero negro, regresaría 36 minutos más joven que sus colegas.
Esto se debe a que el tiempo pasa más lentamente cerca de una fuente gravitacional fuerte y cuando se mueve cerca de la velocidad de la luz.
“Esta situación puede ser aún más extrema”, señaló Schnittman. “Si el agujero negro estuviera rotando rápidamente, como el que se muestra en la película de 2014 ‘Interstellar’, el astronauta regresaría muchos años más joven que sus compañeros de tripulación”.
