Al principio, no sientes fuerzas gravitacionales en absoluto. Ya que estás en caída libre, todas las partes de tu cuerpo y tu nave espacial son atraídos del mismo modo, y por lo tanto sientes ausencia de peso (es exactamente lo mismo que les ocurre a los astronautas en órbita alrededor de la Tierra: A pesar de que ambos astronautas y el transbordador espacial son atraídos por la fuerza de la gravedad terrestre, no sienten la fuerza gravitacional porque todo está siendo atraído exactamente del mismo modo). A medida que te aproximas cada vez más al centro del agujero, no obstante, empiezas a sentir fuerzas gravitacionales "de onda". Imagina que tus pies están más cerca del centro que tu cabeza. El tirón gravitacional aumenta a medida que te acercas al centro del agujero, así que tus pies sentirán un tirón mayor que tu cabeza. Como resultado te sientes "estirado" (esta fuerza se denomina "de onda" porque es exactamente igual a las fuerzas que causan las mareas en la Tierra). Estas fuerzas de onda se hacen cada vez más intensas a medida que te acercas al centro, hasta el punto de que finalmente llegarán a partirte.

Para un agujero negro muy grande como el agujero en el que estás cayendo, las fuerzas "de onda" no son realmente detectables hasta que te has aproximado a alrededor de 600.000 kilómetros del centro. Observa que ésto es después de haber cruzado el horizonte. Si estuvieses cayendo dentro de un agujero negro más pequeño, digamos que uno de la masa del Sol, las fuerzas de onda no empezarían a hacerte sentir incómodo hasta que estuvieses a unos 6.000 kilómetros del centro, llegando a destrozarte mucho antes de cruzar el horizonte (esa es la razón por la que hemos decidido dejarte saltar dentro de un gran agujero negro en lugar de uno pequeño: Queríamos que sobrevivieras al menos hasta que entrases).

¿Qué es lo que ves mientras caes dentro? Sorprendentemente, no ves necesariamente nada interesante en particular. Las imágenes de objetos lejanos pueden distorsionarse de formas extrañas, ya que la gravedad del agujero negro curva la luz, pero eso es todo. En concreto, no ocurre nada especial en el momento en que cruzas el horizonte. Incluso después de haber cruzado el horizonte, aún puedes ver las cosas del exterior: Después de todo, la luz de las cosas del exterior pueden alcanzarte. Nadie en el exterior puede verte, por supuesto, ya que la luz que procede de ti no puede escapar una vez sobrepasado el horizonte.

¿Cuánto tarda el proceso completo?. Bueno, desde luego, depende de lo lejos que empieces. Digamos que empiezas en reposo desde un punto cuya distancia desde la singularidad es diez veces el radio del agujero negro. Entonces, para un agujero negro de un millón de masas solares, tardarás alrededor de 8 minutos en alcanzar el horizonte. Una vez que hayas llegado a esa distancia, tardarás sólo otros 7 segundos en chocar con la singularidad. A propósito, este tiempo es proporcional al tamaño del agujero negro, de tal forma que si saltaras dentro de un agujero negro más pequeño, el tiempo que tardarías en morir sería tanto más corto.

Una vez que has cruzado el horizonte, en tus restantes 7 segundos, te aterrorizarías y empezarías a encender los motores en un intento desesperado de evitar la singularidad. Desafortunadamente, no hay esperanza, puesto que la singularidad reside en tu futuro, y no hay forma de evitar tu futuro. De hecho, cuanto más encendieses los motores, antes alcanzarías la singularidad. Lo mejor sería sentarte y disfrutar del viaje.

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Mi amiga Penélope está sentada quieta a una distancia segura, observándome caer dentro del agujero negro. ¿Qué es lo que ella ve?

Penélope ve las cosas de una forma bastante diferente a como tú las ves. A medida que te acercas al horizonte, ella te ve moverte cada vez más despacio. De hecho, y por mucho que espere, jamás te verá alcanzar el horizonte.

Más o menos lo mismo puede decirse acerca de la materia que formó el agujero negro en primer lugar. Supongamos que un agujero negro se forma a partir de una estrella en colapso. Pues bien, mientras la materia formadora del agujero negro se colapsa, Penélope ve la estrella hacerse cada vez más pequeña, aproximándose pero nunca alcanzando su radio de Schwarzschild. Esta es la razón por la que los agujeros negros se denominaron en un principio estrellas congeladas: Porque parecen "congelarse" a un tamaño justo un poco mayor que el radio de Schwarzschild.

¿Por qué ve ella las cosas de este modo? La mejor forma de pensar en ello es que realmente se trata simplemente de una ilusión óptica. En realidad el agujero negro no tarda una cantidad infinita de tiempo en formarse, y tampoco se tarda una cantidad infinita de tiempo en cruzar el horizonte (¡si no me crees, prueba a saltar dentro!. Estarás cruzando el horizonte en 8 minutos, y serás aplastado hasta morir unos pocos segundos después). A medida que te acercas cada vez más al horizonte, la luz que emites tarda cada vez más en salir y llegar a Penélope. De hecho, la radiación que emites justo cuando cruzas el horizonte permanecerá en el horizonte por siempre y nunca la alcanzará. Como resultado, hace ya tiempo que has cruzado el horizonte, pero la señal lumínica que le informe de ello no llegará a ella durante un tiempo infinitamente largo.

Pero hay otra forma de abordar todo este asunto. En cierto sentido, el tiempo realmente pasa más despacio cerca del horizonte de lo que lo hace lejos del mismo. Vamos a suponer que tomas tu nave y navegas hasta un punto justo fuera del horizonte, y entonces te mantienes allí durante un rato (quemando enormes cantidades de combustible para evitar la caída hacia el agujero). A continuación, vuelas en dirección contraria y te reúnes con Penélope. En ese caso encontrarás que ella ha envejecido mucho más que tú durante todo el proceso: El tiempo pasó más despacio para ti de lo que lo hizo para ella.

¿De modo que cuál de las dos explicaciones (la de la ilusión óptica o la del enlentecimiento del tiempo) es la correcta?. La respuesta depende de qué sistema de coordenadas uses para describir el agujero negro. De acuerdo con el sistema actual de coordenadas, llamadas "coordenadas de Schwarzschild", cruzas del horizonte cuando el valor de la coordenada temporal t es infinito. Así que en estas coordenadas realmente tardas un tiempo infinito en cruzar el horizonte. Pero la razón de ello es que las coordenadas de Schwarzschild proporcionan una visión altamente distorsionada de lo que está ocurriendo cerca del horizonte. De hecho, justo en el horizonte las coordenadas están infinitamente distorsionadas (o, para usar la terminología estándar, son "singulares"). Si eliges usar coordenadas que no son singulares cerca del horizonte, entonces encontrarás que el tiempo cuando cruzas el horizonte es en efecto finito, pero el tiempo cuando Penélope te ve cruzar el horizonte es infinito. La radiación tardó una cantidad infinita de tiempo en alcanzarla. De hecho, no obstante, puedes usar cualquier sistema de coordenadas, y por lo tanto ambas explicaciones son válidas. Simplemente son modos distintos de decir lo mismo.

En la práctica, realmente te harás invisible para Penélope antes de que pase demasiado tiempo. Por un lado, la luz es "desplazada hacia el rojo" (las longitudes de onda se hacen mayores) al tiempo que escapa de la atracción del agujero negro. Así que si estás emitiendo luz visible a una longitud de onda en particular, Penélope verá la luz a otra determinada longitud de onda mayor. Las longitudes de onda se harán cada vez más largas cuanto más cerca estés del horizonte. En cierto momento, no habrá luz visible en absoluto: Serán radiaciones infrarrojas, y luego ondas de radio. En cierto punto las longitudes de onda serán tan largas que ella será incapaz de observarlas. Y no sólo eso, recuerda que la luz se emite en paquetes individuales llamados fotones. Supongamos que estás emitiendo fotones mientras caes a través del horizonte. En cierto momento, emitirás tu último fotón antes de cruzar el horizonte. Ese fotón alcanzará a Penélope en algún tiempo finito -típicamente menos de una hora para ese agujero de un millón de masas solares- y después de ello ella no será capaz de verte de nuevo (al fin y al cabo, ninguno de los fotones que emitiste *después* de cruzar el horizonte llegarán jamás a ella).

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Si un agujero negro existiese, ¿no absorbería toda la materia del Universo?

Caramba, no. Un agujero negro tiene un "horizonte", o sea, una región desde la que no puedes escapar. Si cruzas el horizonte, estarás destinado a colisionar sin remedio con la singularidad. Pero en la medida en que te mantengas fuera del horizonte, el campo gravitacional que rodea a un agujero negro no es diferente del campo que rodea a cualquier otro objeto con la misma masa. En otras palabras, un agujero negro con una masa igual a la solar no es mejor que cualquier otro objeto con una masa igual a la solar (como, por ejemplo, el propio Sol) en "absorber" objetos lejanos.

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¿Qué pasaría si el Sol se convirtiese en un agujero negro?

Bueno, primero, déjame asegurarte que el Sol no tiene ninguna intención de hacer tal cosa. Sólo las estrellas que pesan considerablemente más que el Sol terminan sus vidas como agujeros negros. El Sol va a quedarse aproximadamente igual que está ahora durante otros cinco mil millones de años o así. Luego pasará por una breve etapa de estrella gigante roja, durante la cual se expandirá para engullir los planetas Mercurio y Venus, y hacer la vida bastante incómoda en la Tierra (océanos hirviendo, la atmósfera escapándose, esa clase de cosas). Después de eso, el Sol terminará su vida convirtiéndose en una aburrida estrella enana blanca. Yo, en tu lugar, haría planes para moverme a algún lugar lejano antes de que todo ésto ocurra. Tampoco compraría ninguno de esos bonos del estado de 8.000 millones de años.

Pero voy a apartarme del tema. ¿Qué pasaría si el Sol *se convirtiese* en un agujero negro por alguna razón?. El principal efecto sería que por aquí haría mucho frío y estaría muy oscuro. La Tierra y los demás planetas no serían absorbidos por el agujero negro: Se mantendrían orbitando en exactamente las mismas órbitas que tienen actualmente. ¿Por qué?. Porque el horizonte de este agujero negro sería muy pequeño -sólo 3 kilómetros de radio- y, tal y como observamos antes, mientras te mantengas bien fuera del horizonte, la gravedad de un agujero negro no es más fuerte que la de cualquier otro objeto con la misma masa.

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¿Hay alguna evidencia que demuestre la existencia de los agujeros negros?

Sí. Un agujero negro no puede verse directamente, desde luego, ya que la luz no puede pasar el horizonte. Eso significa que tenemos que basarnos en evidencias indirectas para demostrar su existencia.

Supongamos que hemos encontrado una región del espacio donde pensamos que podría existir un agujero negro. ¿Cómo podríamos comprobar si realmente existe uno o no?. Lo primero que nos gustaría hacer es medir cuánta masa hay en esa región. Si hemos encontrado una gran masa concentrada en un pequeño volumen, y si la masa es oscura, entonces será una buena suposición pensar que hay un agujero negro allí. Hay dos clases de sistemas en los que los astrónomos han encontrado objetos tan compactos, masivos y oscuros: los centros de las galaxias (incluyendo tal vez nuestra propia Vía Láctea), y los sistemas binarios emisores de rayos X dentro de nuestra propia galaxia.

De acuerdo con un informe reciente de Kormendy y Richstone (que apareció en la edición de 1995 de los "Informes Anuales de Astronomía y Astrofísica"), se han observado ocho galaxias conteniendo tales objetos masivos en sus centros. Las masas de los núcleos de estas galaxias varían entre un millón y varios millones de veces la masa del Sol. La masa se mide observando la velocidad con la que las estrellas y el gas orbitan alrededor del centro de la galaxia: Cuanto más rápidas sean las velocidades orbitales, más fuerte será la fuerza gravitacional requerida para mantener las estrellas y el gas en sus órbitas (ésta es la forma más común de medir masas en astronomía. Por ejemplo, medimos la masa del Sol observando con qué velocidad los planetas lo orbitan, y medimos la cantidad de materia oscura en las galaxias midiendo la rapidez con la que las cosas orbitan en el borde de cada galaxia).

Estos objetos masivos y oscuros en los centros galácticos se cree que son agujeros negros por al menos dos razones. Primero, es difícil pensar en qué otra cosa podrían ser: Son demasiado densos y oscuros para ser estrellas o conglomerados de estrellas. Segundo, la única teoría prometedora que explica los enigmáticos objetos conocidos como cuásares y galaxias activas postula que tales galaxias tienen agujeros negros supermasivos en sus núcleos. Si esta teoría es correcta, entonces una gran parte de las galaxias -todas aquellas que son o solían ser galaxias activas- deben tener agujeros negros supermasivos en el centro. Juntos, ambos argumentos sugieren contundentemente que los núcleos de estas galaxias contienen agujeros negros, si bien no constituyen una prueba absoluta.

Dos descubrimientos muy recientes apoyan convincentemente la hipótesis de que estos sistemas contienen en efecto agujeros negros. Primero, se encontró una galaxia activa cercana que tenía un sistema "water maser" (una fuente muy potente de radiación de microondas) cerca de su núcleo. Usando la técnica de interferometría de muy larga base, un grupo de investigadores fue capaz de levantar un mapa de la distribución del gas con una resolución muy buena. De hecho, fueron capaces de medir la velocidad dentro de un radio inferior a medio año luz desde el centro de la galaxia. A partir de esta medición pudieron concluir que el objeto masivo en el centro de esta galaxia tiene un radio de menos de medio año luz. Es difícil imaginar alguna otra cosa diferente de un agujero negro que pudiese tener tanta masa concentrada en un volumen tan pequeño (este resultado fue presentado por Miyoshi y al. en el ejemplar del 12 de Enero de 1995 de Nature, vol. 373, p. 127).

Un segundo descubrimiento proporciona evidencias incluso más apremiantes. Los radioastrónomos han detectado una línea espectral de un núcleo galáctico que indica la presencia de átomos cerca del núcleo que se están moviendo extremadamente rápido (alrededor de 1/3 de la velocidad de la luz). Además, la radiación de estos átomos ha sido desplazada al rojo de la misma forma que cabría esperar de la radiación procedente de las cercanías del horizonte de un agujero negro. Estas observaciones serían muy difíciles de explicar si no fuese mediante la presencia de un agujero negro, y si se verificasen, entonces la hipótesis de que algunas galaxias contienen agujeros negros supermasivos en sus centros sería claramente segura (este resultado se presentó en el ejemplar del 22 de Junio de 1995 de Nature, vol. 375, p. 659, por Tanaka y al).

Una clase completamente diferente de candidatos a agujero negro puede encontrarse en nuestra propia galaxia. Éstos son agujeros negros mucho más ligeros, de masas estelares, que se cree que se formaron cuando una estrella masiva terminó su vida en una explosión de supernova. Si tales agujeros negros estelares estuvieran perdidos por sí solos en algún sitio, entonces no tendríamos muchas esperanzas de encontrarlos. Sin embargo, muchas estrellas aparecen en sistemas binarios -pares de estrellas en órbita una alrededor de la otra-. Si una de las estrellas en tal sistema binario contiene un objeto compacto tal como un agujero negro, entonces la materia es absorbida desde el otro objeto y forma un "disco de acreción" o material arremolinándose hacia el agujero negro. La materia en el disco de acreción se calienta mucho a medida que cae cada vez más cerca del agujero negro, y emite copiosas cantidades de radiación, principalmente en la parte de rayos X del espectro. Se conocen muchos de tales "sistemas binarios de rayos X", y algunos de ellos se creen ser aceptables candidatos a agujeros negros.

Supongamos que hemos encontrado un sistema binario de rayos X. ¿Cómo podemos decir si el objeto compacto invisible es un agujero negro? Bien, una cosa que ciertamente querremos hacer es estimar su masa. Midiendo la velocidad orbital de la estrella visible (junto con unas pocas cosas más), podremos averiguar la masa de la compañera invisible. (La técnica es bastante similar a la que describimos anteriormente para los agujeros negros supermasivos en los centros galácticos: cuanto más rápido se mueva la estrella, tanto más fuerte será la fuerza gravitacional necesaria para mantenerla en órbita, y por lo tanto más masiva será su compañera invisible). Si la masa del objeto compacto resulta ser muy grande, entonces no existe ninguna clase de objeto que pueda ser además de un agujero negro (una estrella ordinaria de esa masa sería visible. Una estrella remanente tal como una estrella de nuetrones sería incapaz de sostenerse a sí misma en contra de su propia gravedad, y se colapsaría hacia un agujero negro). La combinación de tales estimaciones de masa y estudios detallados de la radiación del disco de acreción pueden proporcionar poderosas evidencias circunstanciales de que el objeto en cuestión es efectivamente un agujero negro.

Se conocen muchos de estos "sistemas binarios de rayos X", y en algunos casos la evidencia que apoya la hipótesis del agujero negro es bastante fuerte. En un artículo publicado en el ejemplar de 1992 de los Informes Anuales de Astronomía y Astrofísica, Anne Cowley resumió la situación diciendo que se conocían tres de estos sistemas (dos en nuestra galaxia y otro en la vecina Gran Nube de Magallanes) para los cuales existía una muy fuerte evidencia de que la masa del objeto invisible era demasiado grande para ser algo diferente a un agujero negro. Había muchos más de tales objetos que se pensaba podían ser agujeros negros sobre la base de una cantidad de evidencias ligeramente inferior. Este campo de investigación ha sido muy activo desde 1992, de tal forma que el número actual de fuertes candidatos es superior a tres.

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¿Cómo se desvanecen los agujeros negros?

Éste es un tema complicado. Allá por los años 70, Stephen Hawking apareció con argumentos teóricos que mostraban que los agujeros negros no son en realidad totalmente negros: Debido a los efectos de la mecánica cuántica, emiten radiación. La energía que produce dicha radiación proviene de la masa del agujero negro. En consecuencia, el agujero negro se encoge gradualmente. Resulta que la cantidad de radiación aumenta a medida que la masa disminuye, de forma que el agujero negro continúa irradiando cada vez más intensamente y encogiéndose cada vez más rápido hasta que presumiblemente se desvanece totalmente.

En realidad, nadie está seguro de lo que ocurre en las últimas etapas del desvanecimiento de un agujero negro: Algunos investigadores piensan que queda un minúsculo remanente estable. Nuestras teorías actuales sencillamente no son lo suficientemente buenas como para indicarnos con seguridad el camino a seguir. Negando cualquier responsabilidad en este tema, dejadme añadir que todo el tema del desvanecimiento de los agujeros negros es extremadamente especulativo. Implica imaginarse la forma de realizar cálculos de mecánica cuántica (o más bien de la teoría del campo cuántico) en un espacio-tiempo curvo, lo cual es una tarea muy difícil, y que da resultados que son esencialmente imposibles de comprobar mediante experimentos. Los físicos *piensan* que tenemos las teorías correctas para hacer predicciones sobre el desvanecimiento de los agujeros negros, pero sin pruebas experimentales es imposible estar seguro.

Ahora, ¿por qué los agujeros negros se desvanecen?. Veamos un modo de afrontar la cuestión, que es sólo moderadamente impreciso (no creo que sea posible hacerlo mucho mejor que ésto, a no ser que desees pasar unos cuantos años aprendiendo sobre la teoría del campo cuántico en un espacio curvo). Una de las consecuencias del principio de incertidumbre de la mecánica cuántica es que es posible que el principio de conservación de la energía sea violado, pero sólo durante muy breves períodos de tiempo. El Universo es capaz de producir masa y energía de la nada, pero sólo si esa masa y energía desaparecen de nuevo muy rápidamente. Un modo particular en el que este extraño fenómeno se manifiesta por sí mismo se conoce con el nombre de fluctuaciones del vacío. Pares compuestos por una partícula y una antipartícula pueden aparecer de la nada, existir durante un tiempo muy corto, y luego aniquilarse mutuamente. La conservación de la energía se viola cuando se crean las partículas, pero toda esa energía se restaura cuando se aniquilan. Por descabellado que todo ésto parezca, realmente hemos confirmado experimentalmente que estas fluctuaciones del vacío son reales.

Ahora bien, supongamos que una de esas fluctuaciones del vacío ocurre cerca del horizonte de un agujero negro. Puede ocurrir que una de las dos partículas caiga tras el horizonte, mientras que la otra logre escapar. La partícula escapada está robando energía al agujero negro y puede detectarse por algún observador lejano. Para ese observador, parecerá que el agujero negro acaba de emitir una partícula. Este proceso ocurre repetidamente, de modo que el observador verá un torrente continuo de radiación desde el agujero negro.

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¿No se habrá desvanecido el agujero negro antes de que yo lo alcance?

Hemos observado que, desde el punto de vista de tu amiga Penélope, que permanece a salvo fuera del agujero negro, tardas una cantidad infinita de tiempo en cruzar el horizonte. También hemos observado que los agujeros negros se desvanecen por medio de la radiación de Hawking en una cantidad finita de tiempo. Así que en el momento en que alcances el horizonte, el agujero negro ya se habrá ido, ¿no es verdad?

Falso. Cuando dijimos que Penélope te vería tardar eternamente en cruzar el horizonte, estábamos imaginando un agujero negro que no se desvanecía. Si el agujero negro se está desvaneciendo, entonces eso cambia las cosas. En ese caso tu amiga te vería cruzar el horizonte en el mismo momento exacto en que ella viese desvanecerse el agujero negro. Déjame describir por qué esto es cierto.

Recuerda lo que dijimos antes: Penélope es víctima de una ilusión óptica. La luz que tú emites cuando estás muy cerca del horizonte (pero aún en el exterior) tarda mucho tiempo en escapar y alcanzarla a ella. Si el agujero negro existiese por siempre, entonces la luz tardaría un tiempo arbitrario en salir, y esa es la razón por la que ella no te ve cruzar el horizonte por un período de tiempo muy largo (incluso infinito). Pero una vez que el agujero negro se ha desvanecido, no hay nada que impida que la luz que lleva las noticias sobre tu inminente cruce del horizonte llegue hasta ella. Lo que es más, la alcanzará en el mismo momento en que se produzca la última explosión de radiación de Hawking. Desde luego, nada de ello te importará: Habrás cruzado el horizonte y te habrás estrellado contra la singularidad mucho tiempo antes. Lo siento, debiste pensarlo antes de saltar en el interior del agujero.