 |
Artsiom P / Shutterstock |
Este article forma part de la secció The Conversation Júnior, en la qual especialistes de les principals universitats i centres d'investigació contesten als dubtes de joves curiosos d'entre 12 i 16 anys. Podeu enviar les vostres preguntes a tcesjunior@theconversation.com
Pregunta de Marta, de 15 anys. IES Santa Teresa. Jaén.
Des que Albert Einstein il·luminara la teoria general de la relativitat fa més de cent anys, diem que la gravitació és un efecte geomètric. I això què significa?
Imagina una malla elàstica –el conjunt de l'espai i el temps– que es deforma quan li posem damunt algun objecte, com una pilota, per exemple. Quanta més matèria hi haja concentrada en una regió (com més pesada siga eixa pilota), més es corbarà la malla.
I això afecta a la resta de partícules que es mouen per l'espaciotiempo. Si tirem una segona pilota sobre la malla corbada per la primera, seguirà una trajectòria també corba. I si la llancem amb una certa velocitat, podem aconseguir que descriga trajectòries el·líptiques al seu voltant. Com els planetes al voltant del Sol!
Definit ara de forma més abstracta: la forma de l'espai i el pas del temps es distorsionen per la presència de matèria. Per això diem que la matèria corba l'espaciotiempo. Esta llei d'atracció regix tant els moviments dels planetes com la caiguda d'una simple poma des d'una branca del seu arbre.
Una formiga esclafada per la gravetat
El cas més extrem d'atracció gravitatòria es produïx quan un objecte col·lapsa o s'encull sobre si mateix fins a aconseguir una grandària menor que una mesura que es coneix com a “ràdio gravitacional”.
Ara imagina una formiga passejant per la superfície de la Terra. Si el nostre planeta de sobte s'encollira a la mitat mantenint la seua massa, el pes de la formiga es multiplicaria per quatre. Això obeïx a la llei de la gravitació universal de Newton, segons la qual els objectes s'atrauen amb una força directament proporcional al producte de les seues masses i inversament proporcional al quadrat de la distància que les separa.
La nostra xicoteta amiga hauria de fer molt d'esforç per a no esclafar-se contra el sòl. I si la Terra es tornara a encollir al 50 %, el pes inicial de la formiga es multiplicaria ni més ni menys que 16 vegades.
Si la Terra es convertira en una bala
Doncs bé, si el nostre planeta continuara fent-se xicotet, arribaria un moment en què res podria resistir la força gravitatòria, la força repulsiva entre les partícules que suporten a la Terra no aguantaria i tot desapareixia de la vista formant el que es coneix com forat negre.
En el cas de la nostra llar espacial, això succeiria si encollira fins a aconseguir la grandària d'una bala: el seu radi gravitacional és de només 0,8 centímetres!
No sabem si existix algun forat negre grandària bala en l'univers, però sí que semblen existir alguns amb dimensions quilomètriques i diverses vegades la massa del nostre Sol. També n'hi ha molt més grans, gegantescos: ocupen l'espai d'un sistema planetari i tenen una massa que equival a milers de milions de la de l'astre rei.
Un forat negre és, per tant, el resultat extrem d'un procés de compactació de matèria. Són negres perquè s'ha generat una regió de l'espaciotiempo amb un camp gravitacional tan intens que ni tan sols la llum pot escapar cap a l'exterior. La superfície d'esta regió de “aniràs però no tornaràs” és el que es coneix com l'horitzó de successos.
Una pel·lícula a l'inrevés
Una vegada que sabem què és un forat negre, ja podem explicar en què consistix un forat blanc. Cal deduir que es forma per un procés invers al que hem explicat abans. És a dir, es tracta d'una regió de l'espaciotiempo molt compacta i extremadament fosca que de sobte deixa de ser-ho i comença a emetre llum i matèria cap a l'exterior.
Usant el símil de la Terra, en lloc d'imaginar al nostre planeta fent-se xicotet fins a desaparéixer, ara hem de veure la pel·lícula a l'inrevés: en una regió espaciotemporal on no observem res, de sobte apareix una xicoteta Terra de la grandària d'una bala que es va fent gran i més gran fins a tornar a ser el planeta que coneixem.
Esta situació equivalent al forat negre, però amb el temps “fluint cap arrere”, és el que es coneix com a forat blanc.
Però no hem d'associar els forats negres a la gravetat atractiva (la que tots coneixem) i els blancs a la repulsiva (la que, inversament, repel·lix). La força gravitatòria que generen a tots dos és exactament la mateixa.
La diferència s'aprecia solament en el comportament del que anomenàvem horitzons de successos. En el forat negre es forma una superfície des de l'interior de la qual res escapa, mentres que en la superfície equiparable del forat blanc –l'horitzó blanc– ocorrerà el contrari: tot ix.
Dit d'una altra manera, les òrbites dels planetes o objectes celestes que giren al voltant d'un forat negre serien indistingibles de les òrbites d'eixos objectes al voltant d'un forat blanc.
El peix negre es menja al blanc
Una vegada que hem entés què és un forat blanc, estem en posició de respondre a les preguntes del títol. En primer lloc, no se sap si hi ha forats blancs en l'univers, de moment només existixen en teoria i no s'ha observat cap fenomen que s'assemble a res semblant. A més, es creu que els forats blancs serien inestables.
I això vol dir que si un forat blanc i un un forat negre col·lidiren –responent a la segona pregunta–, la matèria total acabaria formant un forat negre de major grandària i massa que el primer. És a dir, que el forat negre engoliria al blanc.
El museu interactiu Parc de les Ciències d'Andalusia col·labora en la secció The Conversation Júnior.
Gerardo García Moreno, Doctorant en Física Teòrica (PhD student in theoretical physics), Institut d'Astrofísica d'Andalusia (IAA-CSIC) i Carlos Barceló Serón, Científic Titular del CSIC, Institut d'Astrofísica d'Andalusia (IAA-CSIC)
Este article va ser publicat originalment en The Conversation.
* ho pots llegir perquè som Creative Commons
Cap comentari :