Es noticia
La creación del arma más destructiva del universo por una civilización alienígena
  1. Tecnología
  2. Novaceno
¿Es posible un agujero negro artificial?

La creación del arma más destructiva del universo por una civilización alienígena

El astrofísico de Harvard Avi Loeb habla del poder destructor y generador de los agujeros negros y lo extremadamente difícil que sería crear uno

Foto: Un agujero negro destruyendo la Tierra. (@hipydeus/CC)
Un agujero negro destruyendo la Tierra. (@hipydeus/CC)

Los agujeros negros son la fuente definitiva de energía limpia. Pueden convertir una fracción sustancial de la masa en reposo de cualquier basura que se arroje en ellos en energía pura, con una eficiencia órdenes de magnitud superior a la de los reactores nucleares.

Debemos dar las gracias a la conjetura del aro por impedir que las civilizaciones avanzadas conviertan los agujeros negros en armas

Un paralelismo con las políticas terrestres sobre la energía nuclear sugiere que, durante los últimos miles de millones de años, quizás las civilizaciones tecnológicas extraterrestres pueden haber deseado aprovechar los agujeros negros tanto para la producción de energía con fines pacíficos como para programas de armamento militar.

Afortunadamente para los partidarios de la paz interestelar, existe un gran obstáculo práctico para fabricar agujeros negros con tecnología.

placeholder El físico ganador del Nobel Kip Thorne.
El físico ganador del Nobel Kip Thorne.

En 1972, Kip Thorne formuló la ‘conjetura del aro’, según la cual un objeto en implosión de masa M forma un agujero negro cuando, y sólo cuando, un aro circular con el radio de Schwarzschild (2GM/c²) rodea al objeto en todas las orientaciones, lo que implica que la masa está encerrada dentro de la esfera de Schwarzschild. Esta conjetura era coherente con todas las simulaciones informáticas conocidas. El físico Karl Schwarzschild fue el primero en deducir la solución del agujero negro a las ecuaciones de la Relatividad General de Albert Einstein en 1916, con un horizonte de sucesos situado en ese radio. La esfera de Schwarzschild representa los muros de la prisión definitiva de la que ni siquiera la luz puede escapar, haciendo que el interior parezca negro para un observador externo. Para la masa del Sol, el radio de Schwarzschild es de tres kilómetros.

Imagen real de un agujero negro y su horizonte de sucesos. La visión es desde uno de los polos.

La conjetura del aro implica que, para crear un agujero negro, la materia o la radiación deben comprimirse hasta alcanzar una densidad de masa mínima, igual a la masa del agujero negro dividida por el volumen de su esfera de Schwarzschild. Esta densidad es diez veces superior a la densidad de un núcleo atómico para un agujero negro de la masa del Sol. Con nuestros dispositivos tecnológicos actuales, es imposible comprimir grandes cantidades de materia o radiación hasta esta densidad.

Foto: Imagen de una malla de Galvorn. (DexMat)

Sin embargo, el umbral de densidad para crear un agujero negro disminuye inversamente con la masa al cuadrado y se sitúa por debajo de la densidad nuclear para un agujero negro unas cuantas veces más masivo que el Sol. De hecho, la naturaleza alcanza estas densidades mediante el colapso de los núcleos de estrellas masivas. Así lo confirma la detección de 90 eventos de fusión de agujeros negros de más de unas pocas masas solares gracias al observatorio de ondas gravitacionales LIGO-Virgo-KAGRA. Esta formación también está marcada por estallidos de rayos gamma, chorros disparados formados durante el colapso de estrellas masivas en agujeros negros a distancias cosmológicas.

placeholder Los brazos de 4 kilómetros de longitud del experimento LIGO.
Los brazos de 4 kilómetros de longitud del experimento LIGO.

He aquí la razón de la paz interestelar: los agujeros negros no se pueden convertir en armas porque, para hacerlos descender por debajo de la densidad nuclear por medios convencionales se requiere, una enorme cantidad de masa, superior a unas cuantas veces la masa del Sol. Procesar una masa tan grande por medios tecnológicos es un inabarcable proyecto de ingeniería.

Los colisionadores de partículas alcanzan densidades de energía superiores a la de un núcleo atómico, pero sólo para una pequeña cantidad de masa. Por consiguiente, están muy lejos de satisfacer la conjetura del aro.

placeholder Visualización de un mundo cerca de un agujero negro. (Paramount/Legendary)
Visualización de un mundo cerca de un agujero negro. (Paramount/Legendary)

Pero consideremos una receta más práctica como la de los libros de cocina. Supongamos que queremos hacer un agujero negro vertiendo agua en una región suficientemente grande. ¿Qué tamaño debería tener la región para que se formara un agujero negro? El aro de Schwarzschild en ese caso es aproximadamente la órbita de Marte alrededor del Sol y el agujero negro resultante tendría la masa de cien millones de soles. Por desgracia, esta receta requiere más que toda el agua existente en toda la Vía Láctea.

Curiosamente, agujeros negros supermasivos de esta masa se formaron en el Universo primitivo. Precisamente un nuevo artículo recoge la emisión de rayos X de un agujero negro de esa masa a un corrimiento al rojo de 10,3 —formado tan sólo 500 millones de años después del Big Bang—. Este novedoso descubrimiento implica que las semillas de los agujeros negros eran masivas durante los inicios del Universo.

placeholder Ilustración artística de un agujero negro supermasivo. (NASA/JPL-Caltech)
Ilustración artística de un agujero negro supermasivo. (NASA/JPL-Caltech)

En 1994, publiqué un artículo con Fred Rasio en el que sugería la formación temprana de agujeros negros masivos a partir del colapso de estrellas supermasivas, que probablemente se formaron a partir del gas de hidrógeno y helio primigenio que produjo la fase caliente y densa posterior al Big Bang. En 2003, corroboré esta propuesta en un artículo con Volker Bromm, en el que demostrábamos que nubes de gas primordiales de millones de masas solares podrían haber colapsado directamente para formar agujeros negros semilla si en ellas se hubiera suprimido el enfriamiento del hidrógeno molecular. Esto se convirtió en una idea popular en las décadas posteriores y se bautizó como el camino de los agujeros negros de colapso directo.

placeholder Simulación de dos agujeros negros a punto de converger. (NASA)
Simulación de dos agujeros negros a punto de converger. (NASA)

Yendo aún más atrás en el tiempo, el Universo primitivo podría haber producido agujeros negros primordiales si algunas regiones a escala del horizonte cósmico primitivo tuvieran concentraciones de masa lo suficientemente grandes como para satisfacer la conjetura del aro, por ejemplo como resultado de las transiciones de fase. Estos agujeros negros primordiales primordiales con masas comprendidas entre las de los asteroides y la Luna podrían explicar la existencia de la materia oscura, pero hasta ahora no hemos encontrado pruebas de su existencia.

Por lo que sabemos, la naturaleza fabrica agujeros negros que van de entre unas pocas a decenas de miles de millones de masas solares. Estos poderosos faros brillan a lo largo de la historia cósmica. Debemos dar las gracias a la conjetura del aro por impedir que las civilizaciones avanzadas conviertan los agujeros negros en armas. Brindemos por la paz interestelar.

Pulsa aquí para ver todas las columnas de Avi Loeb en Novaceno. Ya puedes reservar aquí el nuevo libro del profesor Loeb, Interstellar.

Los agujeros negros son la fuente definitiva de energía limpia. Pueden convertir una fracción sustancial de la masa en reposo de cualquier basura que se arroje en ellos en energía pura, con una eficiencia órdenes de magnitud superior a la de los reactores nucleares.

Espacio Militar Energía
El redactor recomienda