podrian las civilizaciones avanzadas armar los agujeros negros
agujeros negros

Los agujeros negros son la última fuente de energía limpia. Pueden convertir una fracción sustancial de la masa restante de cualquier basura arrojada en ellos en energía pura, con una eficiencia mayor en órdenes de magnitud que la de los reactores nucleares.

La política terrestre que rodea a la energía nuclear sugiere la posibilidad de que las civilizaciones tecnológicas extraterrestres hayan deseado durante los últimos miles de millones de años aprovechar los agujeros negros para la producción de energía pacífica y los programas de armamento militar.

 

Afortunadamente para aquellos que están a favor de la paz interestelar, existe un gran obstáculo práctico para la fabricación tecnológica de agujeros negros.

En 1972, Kip Thorne formuló la conjetura del aro, afirmando que un objeto en implosión de masa M forma un agujero negro cuando, y solo cuando, un aro circular con el radio de Schwarzschild, 2GM/c^2 , rodea el objeto en todas las orientaciones, lo que implica que la masa está encerrada dentro de la esfera de Schwarzschild. El físico Karl Schwarzschild fue el primero en derivar la solución del agujero negro a las ecuaciones de la relatividad general de Albert Einstein en 1916, con un horizonte de eventos ubicado en ese radio. La esfera de Schwarzschild representa los muros de la prisión definitiva de donde ni siquiera la luz puede escapar, lo que hace que el interior parezca negro para un observador externo. Para la masa del Sol, el radio de Schwarzschild es de 3 kilómetros.

La conjetura del aro implica que al crear un agujero negro, la materia o la radiación deben comprimirse a 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 mayor que 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 a esta densidad.

Sin embargo, el umbral de densidad para hacer un agujero negro disminuye inversamente con la masa al cuadrado y está por debajo de la densidad nuclear para un agujero negro que es unas cuantas veces más masivo. De hecho, la naturaleza se da cuenta de estas densidades a través del colapso de los núcleos de las estrellas masivas. Esto fue confirmado por la detección de 90 eventos de fusión de agujeros negros por encima de unas pocas masas solares con el observatorio de ondas gravitacionales LIGO-Virgo-KAGRA . Este canal de formación también está marcado por estallidos de rayos gamma, que son emitidos por chorros que se forman durante el colapso de estrellas masivas en agujeros negros a distancias cosmológicas.

Aquí radica la razón de la paz interestelar: los agujeros negros no están armados porque hacerlos por debajo de la densidad nuclear por medios convencionales requiere una gran cantidad de masa, más grande que unas pocas veces la masa del Sol. Es un proyecto de ingeniería insuperable procesar una masa tan grande por medios tecnológicos.

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

Pero consideremos una receta más práctica del tipo que se encuentra en los libros de cocina. Supongamos que deseáramos hacer un agujero negro vertiendo agua en una región lo suficientemente grande. ¿Qué tamaño tendría que tener la región antes de 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. Desafortunadamente, esta receta requiere más que toda el agua de la Vía Láctea.

Curiosamente, los agujeros negros supermasivos de esta masa se forman en el Universo primitivo. Un nuevo artículo acaba de informar sobre la emisión de rayos X de un agujero negro de esta masa con un corrimiento al rojo de 10,3, solo 500 millones de años después del Big Bang. Este novedoso descubrimiento implica que las semillas de los agujeros negros eran masivas desde el principio del Universo.

En 1994, publiqué un artículo con Fred Rasio que sugería la formación temprana de agujeros negros masivos a partir del colapso de estrellas supermasivas, que probablemente se formaron a partir del gas prístino de hidrógeno y helio que salió de la fase densa y caliente después del Big Bang. En 2003, justifiqué esta propuesta en un artículo con Volker Bromm, donde demostramos que las nubes de gas primordiales de millones de masas solares podrían haberse colapsado directamente para formar agujeros negros semilla si se hubiera suprimido el enfriamiento del hidrógeno molecular en ellas. Esto se convirtió en una idea popular en las décadas siguientes y se denominó como el canal de Direct Collapse Black Holes .

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

Por lo que sabemos, la naturaleza crea agujeros negros de entre unos pocos y decenas de miles de millones de masas solares. Estos poderosos faros brillan a lo largo de la historia cósmica. Le debemos nuestro agradecimiento a la conjetura de Hoop por evitar que las civilizaciones avanzadas conviertan los agujeros negros en armas.

Por jaime