Gargantúa, un agujero negro supermasivo retratado en la película «Interstellar» (2014)/ La órbita de una estrella en torno a un agujero negro reafirma una vez más a Einstein

La película «Interstellar», estrenada en 2014, muestra cómo unos astronautas viajan hasta los alrededores de Gargantúa, un agujero negro supermasivo. Van hasta allí en busca de planetas en los que la humanidad, que está en peligro mortal en la Tierra, pueda sobrevivir. La cinta, que contó con el asesoramiento del Nobel y experto en agujeros negros Kip Thorne, relata cómo los viajeros se posan en el planeta de Miller, un prometedor mundo oceánico. Allí experimentan un curioso fenómeno: la intensa gravedad del agujero negro vecino distorsiona el espacio-tiempo de forma que el tiempo se ralentiza para las personas que se acercan al enorme objeto, en comparación con un observador situado más lejos. De esta forma, si el tripulante de una nave situada más allá enviase un mensaje en código morse, mandando un pitido cada segundo, en la superficie del planeta de Miller se recibirían 60.000 pitidos en tan solo un segundo. Por eso cuando los viajeros vuelven a la nave, después de haber pasado solo unas horas allí, en el aparato han pasado varios años.

Este divertido escenario teórico de imaginar cómo sería un planeta en la órbita de un agujero negro resulta muy interesante porque permite poner a prueba lo que se sabe y preparar el camino para futuros descubrimientos, incluso aunque no se sepa si es posible. Con esta idea en mente, el astrofísico Jeremy Schnittman, del Centro de Vuelos Espaciales Goddard, de la NASA, ha publicado un artículo en el servidor de prepublicaciones arXiv en el que especula sobre este y otros efectos en el entorno de los agujeros negros supermasivos. Inspirado por la película, el científico repasa en qué condiciones un mundo situado en la órbita de un agujero negro supermasivo podría ser habitable. Aunque nunca se ha avistado un planeta en la órbita de uno de estos objetos (la tecnología no permite hacerlo) Schnittman relata cómo el salvaje entorno de estos monstruos puede llegar a ser apropiado. Al menos en teoría.

ABC/AFP

«Casi toda mi investigación, durante los últimos 20 años, se ha centrado en algún aspecto de los agujeros negros», ha explicado Schnittman a ABC. «Y, cuando vi la película “Interestellar”, comencé a trabajar en una iniciativa de la NASA para modelar la estructura de las atmósferas de los exoplanetas, así que pensé mucho en términos de habitabiblidad. Por eso, creo que este artículo es una combinación lógica entre ambos asuntos».

Eso le ha llevado a elucubrar si sería posible que los agujeros negros supermasivos tuvieran una zona de habitabilidad a su alrededor, al igual que las estrellas. La cuestión es averiguar si en dicha región, no situada muy cerca de la estrella pero tampoco muy lejos, sería posible que hubiera planetas cuyo rango de temperaturas en equilibrio permitiera que tuvieran agua líquida en superficie. Dicho rango de temperaturas es, tal como ha escrito el autor de este estudio, aproximadamente de 0 a 100 ºC.

¿Y si cambiáramos el Sol por un agujero negro?

Lo primero que hay que tener en cuenta es que si el Sol fuera sustituido por un agujero negro de la misma masa, la órbita de nuestro planeta no experimentaría ningún cambio, tal como ha recordado el autor del trabajo, que pretende publicar en la revista «American Journal of Physics». El tirón gravitacional sería exactamente el mismo. No se notaría ningún cambio a no ser que la Tierra se pusiera muy cerca de la superficie (el llamado horizonte de sucesos) de un agujero negro pequeño, caso en que acabaría despedazada como una galleta por las implacables fuerzas de marea.

Pero hay un importante problema. El agujero negro nos dejaría, literalmente, a oscuras. A fin de cuentas, estos objetos son cadáveres estelares tan densos, que nada, ni los fotones, puede escapar del «abrazo» de su gravedad. Por eso, ni un solo fotón llegaría a la Tierra y calentaría su atmósfera para permitir la existencia de agua líquida. De hecho, se calcula que en nuestro planeta el flujo incidente solar total es de 1250 W/m^2.

Cuando los agujeros negros iluminan

Sin embargo, quizás el panorama no es tan negro, nunca mejor dicho. Según ha propuesto Schnittman, los discos de acreción que suelen rodear a estos objetos podrían proporcionar la energía necesaria para que hubiera planetas cuyo rango de temperaturas fuera adecuado para albergar agua líquida en superficie.

Los discos de acreción son anillos aplanados en los que enormes cantidades de gas y polvo, provenientes del espacio interestelar y de la muerte de estrellas, giran y se encaminan hasta su «muerte», en el pozo gravitacional que es el agujero negro. De hecho, cuanto más se acerca la materia hasta la superficie del agujero, más rápido gira.

Un entorno hostil

Esta materia está caliente y emite altas cantidades de energía y luz. Además, se puede decir que el entorno del propio agujero negro es un acelerador de partículas, que bombardean los alrededores, y que genera un campo magnético capaz de generar potentes chorros de materia y energía, los jets, que alcanzan longitudes astronómicas.

Todo esto, sin embargo, no hace que sea imposible que haya planetas habitables alrededor de un agujero negro. En teoría, bastaría con que su disco de acreción no fuera demasiado «agresivo»: «Si pudiéramos reducir la tasa de acreción lo suficiente, la temperatura sería sencillamente adecuada», ha explicado Jeremy Schnittman.

De hecho, tal como ha detallado, si la masa del agujero negro fuera del orden de mil millones de soles (10^9 masas solares), y su tasa de acreción fuera típica (similar a la de un cuásar), un planeta podría ser habitable si estuviera a una distancia de 500 radios del agujero negro.

«Eso llevaría a que el disco de acreción tuviera un aspecto muy parecido al del Sol en el cielo», ha explicado el investigador. «Además, el disco limpiaría el espacio de restos».

Primera imagen de un agujero negro supermasivo de toda la historia, captada en el centro de la galaxia M87, a 55 millones de años luz

Sin embargo, hoy por hoy sabemos que «la mayoría de los agujeros negros supermasivos que conocemos en el Universo son demasiado brillantes y demasiado calientes como para albergar vida tal como la conocemos», ha reconocido el investigador.

El problema de los rayos UV

En el entorno de los agujeros negros hay otra peculiaridad: la distorsión del espacio-tiempo. El mismo efecto que hace que el tiempo no avance a la vez cerca y lejos del agujero negro, es responsable de que la frecuencia de los fotones (el número de veces que oscilan por segundo), tampoco sea igual. Por eso, un planeta sitaudo muy cerca de un agujero negro vería cómo la luz que le llega desde el disco de acreción se desplaza hacia el azul, y aumenta la dosis de radiación UV. Tal como subraya Schnittman, podría llegar a ser tan energética que acabara siendo dañina para los supuestos seres vivos que vivieran a la «sombra» del agujero negro, si estos fueran similares a los terrestres, claro está. «¡Por supuesto, otras formas de vida podrían amar la luz ultravioleta!», ha comentado el investigador.

Curiosamente, y tal como se vio en la primera imagen de un agujero negro de toda la historia, desde la superficie del planeta se podría ver cómo una parte del anillo sería más brillante que otra, a causa del corrimiento al rojo y al azul de la luz, causados por su alta velocidad.

La temida disrupción de marea

La gravedad es la menos fuerte de las interacciones fundamentales, pero su efecto es considerable: por ejemplo, es capaz de remover las entrañas de las lunas en los alrededores de Júpiter y Saturno. En el caso de un planeta que cayera muy cerca de un agujero negro, sería capaz de «anclar» una de las caras de estos mundos (tal como le ocurre a la Luna, que siempre le da la misma cara a la Tierra), deformarlos o, incluso, llegar a destruirlos (lo que se conoce como disrupción de marea). Lógicamente, los mundos destruidos no son habitables; probablemente, los mundos marealmente anclados (como la Luna) tampoco lo son, porque es más difícil (aunque no imposible) que el calor se distribuya: normalmente una cara está abrasada y la otra congelada.

En el caso de Gargantúa, el agujero negro supermasivo de la película «Interestellar», la distancia de seguridad está justo encima del horizonte de sucesos. Por eso, el planeta de Miller no solo no es destruido sino que experimenta mareas extraordinarias a causa del tirón gravitacional de su agujero.

Además de eso, el investigador ha elucubrado en torno a otras potenciales fuentes de energía que podrían calentar un mundo en los alrededores de un agujero negro y hacerlo habitable. Jeremy Schnittman ha considerado cómo la radiación de fondo, cuya energía aumenta en el entorno del agujero negro, los neutrinos, la materia oscura o las ondas gravitacionales, podrían también aportar energía a un planeta, al menos en teoría.

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