Uno de los elementos más enigmáticos del espacio son los agujeros negros. Se trata de un elemento astronómico cuyo interior posee una concentración de masa lo suficiente elevada como para generar un campo gravitatorio tal que no hay partícula ni radiación —ni la luz— que pueda escapar de él.
Ahora, un superordenador de la NASA ha producido una nueva visualización inmersiva que permite adentrarse en el llamado horizonte de sucesos, el punto sin retorno de un agujero negro.
Jeremy Schnittman, astrofísico del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA, ha sido el encargado de crear las visualizaciones y ha explicado cómo lo hizo.
"Simulé dos escenarios diferentes, uno en el que una cámara, un sustituto de un atrevido astronauta, simplemente no alcanza el horizonte de sucesos y sale disparado; y otro en el que cruza el límite, sellando su destino", dijo.
Para crear las visualizaciones, Schnittman se asoció con el científico de Goddard Brian Powell y utilizó la supercomputadora Discover en el Centro de Simulación Climática de la NASA.
El proyecto generó alrededor de 10 terabytes de datos y tardó unos cinco días en ejecutarse en solo el 0,3% de los 129.000 procesadores de Discover. La misma hazaña llevaría más de una década en una computadora portátil típica.
En la simulación, el agujero negro supermasivo tiene 4,3 millones de veces la masa de nuestro Sol, equivalente al monstruo ubicado en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea.
"Los agujeros negros de masa estelar, que contienen hasta unas 30 masas solares, poseen horizontes de sucesos mucho más pequeños y fuerzas de marea más fuertes que pueden destrozar los objetos que se acercan antes de que lleguen al horizonte", dice Schnittman.
El horizonte de sucesos del agujero negro simulado abarca unos 25 millones de kilómetros, o alrededor del 17% de la distancia entre la Tierra y el Sol. Una nube plana y arremolinada de gas caliente y brillante llamada disco de acreción lo rodea y sirve como referencia visual durante la caída.
A medida que la cámara se acerca al agujero negro, alcanzando velocidades cada vez más cercanas a las de la propia luz, el brillo del disco de acreción y las estrellas del fondo se amplifica de forma muy parecida a como aumenta el tono del sonido de un coche de carreras que se aproxima. Su luz parece más brillante y blanca cuando se mira en la dirección de la marcha.
La película comienzan con la cámara ubicada a casi 640 millones de kilómetros de distancia, y el agujero negro ocupa rápidamente la imagen. A lo largo del camino, el disco del agujero negro, los anillos de fotones y el cielo nocturno se distorsionan cada vez más, e incluso forman múltiples imágenes a medida que su luz atraviesa el espacio-tiempo cada vez más deformado.
En tiempo real, la cámara tarda unas tres horas en descender hasta el horizonte de sucesos, y durante el trayecto realiza casi dos órbitas completas de 30 minutos. Pero para cualquiera que la observe desde lejos, nunca llegará a ese punto. A medida que el espacio-tiempo se distorsiona cada vez más cerca del horizonte, la imagen de la cámara se ralentiza y parece congelarse justo antes de alcanzarlo. Por eso, en un principio, los astrónomos se referían a los agujeros negros como 'estrellas congeladas'.
En el horizonte de sucesos, incluso el propio espacio-tiempo fluye hacia el interior a la velocidad de la luz, el límite de velocidad cósmico. 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 tal como las conocemos dejan de funcionar.
"Una vez que la cámara cruza el horizonte, su destrucción por espaguetificación está a sólo 12,8 segundos de distancia", dijo Schnittman. Desde allí, sólo hay 128.000 kilómetros hasta la singularidad. Esta última etapa del viaje termina en un abrir y cerrar de ojos.
En el escenario alternativo, la cámara orbita cerca del horizonte de sucesos, pero nunca lo cruza y escapa a un lugar seguro. Si un astronauta volara en una nave espacial en este viaje de ida y vuelta de seis horas mientras sus colegas en una nave nodriza permanecían 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 girando rápidamente, como el que se muestra en la película de 2014 Interstellar, regresaría muchos años más joven que sus compañeros de nave", concluyó.
