Estos enjambres de naves ultrarápidas pueden revelar uno de los mayores misterios del cosmos

El astrofísico Cosimo Bambi, de la Universidad Fudan de China, ha publicado en la revista iScience las bases de una misión que, hasta ahora, parecía imposible: enviar nanonaves a un agujero negro situado entre 20 y 25 años luz de la Tierra. Bambi ha preparado un plan técnico con una hoja de ruta, plazos y hasta presupuesto estimado, para una misión que puede responder algunas de las preguntas más fundamentales que la física moderna aún no puede contestar.

El plan tiene dos fases. La primera es encontrar un agujero negro lo suficientemente cerca. Bambi estima que podría existir un agujero negro estelar a esa distancia relativamente corta, aunque aún no ha sido detectado. El segundo es llegar hasta él. Las naves convencionales, que funcionan con combustible químico, son demasiado lentas y grandes. Por eso Bambi apuesta por sondas de masa similar a la de un clip, equipadas con un microchip y una vela solar, impulsadas por un láser terrestre que las aceleraría hasta alcanzar un tercio de la velocidad de la luz, unos 360 millones de kilómetros por hora.

La idea no surge de la nada. La iniciativa Breakthrough Starshot ya lleva años desarrollando una tecnología similar para enviar un enjambre de nanonaves al sistema Alpha Centauri, el más cercano al nuestro. Bambi propone aplicar el mismo principio a un destino diferente y científicamente más ambicioso. Eso sí, para lograrlo tendrá que superar obstáculos que hasta ahora han sido insalvables. Solo los láseres necesarios costarían alrededor de un billón de euros a precios actuales, y la tecnología para construir las propias nanonaves todavía no existe. "No tenemos la tecnología ahora", admite Bambi. "Pero en 20 o 30 años, podríamos tenerla".

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Cómo funciona

El concepto se basa en la propulsión por presión de radiación. Un láser de alta potencia instalado en la Tierra dispararía fotones contra una vela ultrafina unida a la sonda. La presión acumulada de esos fotones aceleraría la nave hasta velocidades imposibles para cualquier propulsor químico. A un tercio de la velocidad de la luz, una sonda tardaría aproximadamente 70 años en alcanzar un agujero negro situado a 20 o 25 años luz.

El momento más crítico no es el despegue ni el viaje, es la llegada. Las nanonaves deberán frenar lo suficiente para pasar de una trayectoria libre a una órbita estable. El diseño óptimo contempla dos sondas con roles distintos: una se mantiene en órbita amplia y usa su vela como antena para retransmitir datos a la Tierra; la otra se acerca mucho más al agujero negro, pero sin vela, porque las fuerzas de marea en esa zona la destruirían.

Desde esas posiciones, ejecutarían tres experimentos. El primero consistiría en comprobar si el espacio-tiempo sigue la geometría que predice la relatividad general. El segundo trataría de observar cómo la nave más cercana cae hacia el objeto compacto. Si existe un horizonte de sucesos real, su señal se desplazará progresivamente al rojo hasta desvanecerse; si el objeto fuera un fuzzball, una estructura teórica sin horizonte predicha por la teoría de cuerdas, la señal se cortaría de golpe. Aunque hoy en día no hay predicciones sólidas para ese escenario. El tercero: medir si la constante de estructura fina varía bajo una gravedad extrema, algo que ningún instrumento ha podido confirmar hasta ahora.

Los datos recogidos durante la aproximación tardarían otros 20 años en llegar a la Tierra, lo que sitúa la duración total de la misión entre 80 y 100 años. Si no se encontrase ningún agujero negro tan cercano, el siguiente destino candidato sería el cúmulo abierto de las Híades, donde un estudio de 2023 de investigadores de la Universidad de Padua y la Universidad de Barcelona sugirió que podrían existir agujeros negros estelares a unos 150 años luz, aunque su existencia todavía no ha sido confirmada observacionalmente. Llegar hasta allí requeriría al menos 420 años de viaje.

Una revolución de la física

Si la misión llegara a ejecutarse, podría responder preguntas que llevamos décadas planteándonos y que ni siquiera los telescopios más potentes pueden contestar. ¿Tiene realmente un agujero negro un horizonte de sucesos, esa frontera más allá de la cual ni la luz puede escapar? ¿Se comporta la gravedad de forma diferente en condiciones tan extremas? ¿Aguanta la teoría de la relatividad general de Einstein bajo las condiciones más brutales del universo conocido?

Bambi admite el escepticismo que genera un proyecto así entre sus colegas, pero se muestra optimista. "Puede sonar realmente descabellado, y en cierto sentido más cercano a la ciencia ficción", reconoce. "Pero la gente decía que nunca detectaríamos ondas gravitacionales porque son demasiado débiles. Lo hicimos, 100 años después. La gente pensaba que nunca observaríamos las sombras de los agujeros negros. Ahora, 50 años después, tenemos imágenes de dos."

La primera de esas imágenes llegó el 10 de abril de 2019, cuando el Telescopio del Horizonte de Sucesos publicó la fotografía del agujero supermasivo en el centro de la galaxia Messier 87. Tres años después, hizo lo propio con Sagitario A*, el agujero negro en el centro de la Vía Láctea. Bambi apuesta a que la historia puede repetirse.