En el futuro todo el universo y la materia podrían evaporarse y desaparecer: estudio

Físicos teóricos de la Universidad de Radboud en Países Bajos, propusieron recientemente en un artículo publicado en la revista ´Physical Review Letters´ que, tanto los objetos con masa, como el propio universo, podrían evaporarse y desaparecer.

En una de sus obras literarias más emblemáticas, “La invención de Morel”, Adolfo Bioy Casares -gran amigo de Jorge Luis Borges, por cierto-, nos transporta a una isla aparentemente desolada donde conviven seres humanos que fueron creados a partir de máquinas las cuales se encuentran escondidas en un subterráneo.

Estos humanos -cuya existencia podría no ser cierta dado que las máquinas les dan vida como si emergiesen de hologramas- son descubiertos por un hombre que llega a la isla, un fugitivo, quien logra convivir e interactuar con ellos. Pero si las máquinas son apagadas o destruidas, entonces los personajes dejan de existir.

Ahora bien, ¿quién o quiénes inventaron las máquinas que les dan vida a los personajes de esa isla? El fugitivo no se lo plantea y así Bioy Casares deja abierta a la imaginación del lector quiénes las construyeron. Quizá a éstas nadie las construyó y han estado eternamente ahí, aunque esto último parece inverosímil.

Las máquinas hacedoras de seres humanos de la “La invención de Morel” podrían tener un paralelismo con la realidad. Y es que, esta idea respecto a si el universo que observamos es producto de la mente de seres superiores o de máquinas que le dan sentido, siempre ha estado ahí, aunque nunca se ha comprobado.

Lo que sí se ha demostrado -gracias a la investigación científica- es que el universo surgió a partir de una gran explosión hace unos 13,600 millones de años. Sin embargo, se desconoce cuál fue la “chispa” o aquello que detonó dicha explosión; mucho menos se sabe cómo surgió el universo.

Me parece que lo mismo sucedió, hace muchos años, con los agujeros negros. Su existencia había sido probada a partir de la Teoría de la Relatividad General de Einstein, pero no existían observaciones que comprobasen su presencia en términos observacionales (esto sucedió décadas después).

Afortunadamente, y haciendo un paralelismo con el personaje fugitivo de la novela de Bioy Casares, que logra desentrañar parte de la verdad en torno a las máquinas que les dan vida a los personajes de la isla -incluyendo a Morel- Stephen Hawking propuso en 1974 una novedosa idea para explicar qué les podría suceder a los agujeros negros cuando pierden masa y energía ¿Se evaporarían hasta desaparecer?

La propuesta del físico británico, a la que se le conoce como radiación de Hawking, es que el horizonte de sucesos de un agujero negro emite partículas elementales y radiación. Por lo tanto, entre más pequeño es un agujero negro, mayor será la cantidad de radiación de Hawking emitida y, por tanto, más rápida será la contracción que éste experimente. En la medida en que un agujero negro se evapora y desparece, traerá consigo una gran explosión.

Aunque nunca se ha observado directamente la radiación de Hawking en un agujero negro, hay muchos indicios que apoyan su existencia

Tan es así que, hace unos días, el 2 de junio, a partir de los trabajos existentes sobre la radiación de Hawking, un grupo de físicos propuso una nueva teoría mediante la cual afirman que todos los objetos con masa pueden eventualmente desaparecer. Ello significaría que no solamente las galaxias, las estrellas y los planetas se evaporarían, sino que al propio universo le sucedería lo mismo

A pesar de que es una proposición bastante radical y controvertida, dicho trabajo apareció publicado en la prestigiada revista Physical Review Letters y está firmado por destacados investigadores como Michael Wondrak de la Universidad de Radboud en Países Bajos.

Wondrak y sus colegas plantean, entre otras cosas, que aún si los objetos no tienen un horizonte de sucesos como lo tienen los agujeros negros, éstos también podrían desaparecer, como es el caso de estrellas muertas, las cuales podrían llegar a evaporarse.

El horizonte de sucesos es una superficie en forma de esfera que rodea a un agujero negro y cuya gravedad es tan poderosa que absolutamente nada -ni siquiera la luz que viaja a 300,000 kilómetros por segundo- puede escapar una vez que pasa la barrera de dicho horizonte.

Por otro lado, la radiación propuesta por Hawking para los agujeros negros surgió a partir de la noción de que el vacío no existe. Ello significa que aún en regiones del universo en donde aparentemente no hay nada, en realidad el espacio está repleto de pequeñas vibraciones que, si poseen suficiente energía, estallan de forma aleatoria en partículas virtuales, produciendo paquetes de luz o fotones.

Así, en su novedoso artículo de 1974, Hawking planteó justamente que la fuerza gravitacional extrema que se produce en el horizonte de sucesos de los agujeros negros generaría fotones o cuantos de luz. De hecho, la gravedad, de acuerdo con la Teoría de la Relatividad General, es una distorsión del espacio-tiempo tan intensa que los campos cuánticos -que están presentes en todo el universo- se distorsionan más cuanto más cerca se encuentran del horizonte de sucesos de uno de estos agujeros.

Ahora bien: si los agujeros negros pueden retorcer y distorsionar el espacio-tiempo a su alrededor, ¿por qué no harían lo mismo con las partículas y la materia que cae en ellos? De hecho, Hawking propuso que la distorsión tan intensa del espacio-tiempo que existe alrededor de un agujero negro es capaz de producir picos y desajustes de energía que eventualmente harán que aparezcan fotones que sean capaces de extraer energía del campo de energía del agujero negro para posteriormente estallar.

Si las partículas como los fotones escapan del agujero negro estallando, evidentemente tienen que robar energía de los agujeros negros para poder lograrlo. Cuando este fenómeno sucede, las partículas literalmente roban energía del agujero negro, lo que se traduce en que, en una muy vasta escala de tiempo, los agujeros negros eventualmente perderán toda su energía y desaparcarán por completo.

Si un campo gravitatorio (la distorsión del espacio-tiempo a niveles extremos) es todo lo que se necesita para producir fotones y fluctuaciones cuánticas: ¿qué puede impedir que cualquier objeto con una masa que se deforme por el espacio-tiempo produzca radiación de Hawking? Y podríamos ir más allá a través de la siguiente pregunta: ¿La radiación de Hawking necesita la condición especial del horizonte de sucesos de un agujero negro o puede producirse en cualquier parte del universo, aún sin un horizonte de sucesos?

Para responder a estas interrogantes, Wondrak y sus colegas se dieron a la tarea de analizar la radiación de Hawking bajo la perspectiva de un proceso llamado efecto Schwinger. En teoría, bajo este efecto, la materia puede producirse a partir de las poderosas distorsiones generadas por un campo electromagnético.

Al aplicar el efecto Schwinger a la teoría de Hawking, el equipo de físicos produjo un modelo matemático que reprodujo la radiación de Hawking en espacios que experimentaban un rango de intensidades de campo gravitatorio, de tal surte que llegaron a la conclusión de que no es necesario un horizonte de eventos para que la energía se escape lentamente de cualquier objeto masivo (como una estrella) en forma de luz. De hecho, el campo gravitatorio es lo único que se necesitaría para que los fotones (que componen la luz) puedan escapar de los objetos masivos.

Al respecto, en una reciente declaración, Walter van Suijlekom, uno de los autores del trabajo de investigación, mencionó que “mostramos que mucho más allá de un agujero negro, la curvatura del espacio-tiempo juega un papel importante en la creación de radiación”. También dijo que “las partículas ya están separadas allí [más allá del agujero negro] por las fuerzas de marea producidas por el campo gravitacional”.

Lo más evidente de todo es que la teoría de estos físicos no arroja mucha luz, por ahora, en torno a lo que les sucederá en el futuro a los objetos que existen en el universo, mucho menos qué podría suceder con este último dentro de miles de millones de años.

Aunque es posible que, a medida que la materia que forma estrellas y planetas vaya envejeciendo, sufrirá una transición de energía a un estado energético mucho más bajo.

Por lo pronto los físicos teóricos, cuyo trabajo consiste en construir teorías y modelos sobre el universo utilizando el poder de las matemáticas, tienen a partir de ahora el reto de probar o refutar lo presentado por Wondrak y su equipo en Physical Review Letters.

Esto no será sencillo debido a que futuras investigaciones tendrán que demostrarlo o refutarlo experimentalmente. Para ello será necesario -quizá- analizar la información que proviene de las ondas gravitacionales, las cuales llegan a la Tierra muy tenuemente.

Dichas ondas -cuya existencia ya ha sido demostrada- son la prueba directa de que el espacio-tiempo se distorsiona cuando existen objetos masivos como estrellas y agujeros negros.

El desafío mayor para los físicos consistirá también en poder unir la Teoría de la Relatividad General (que describe a los objetos masivos del universo) con la Mecánica Cuántica (que describe de forma portentosa el mundo de las partículas y el microcosmos, los ladrillos fundamentales de la naturaleza).

Quizá la llave para unir estas dos esferas tan aparentemente opuestas, pero paradójicamente tan dependientes una de la otra (el macrocosmos y el microcosmos), se encuentre en las respuestas que nos pueda dar el estudio profundo de los agujeros negros y sus extraños comportamientos. Por su parte, Bernard Carr, un famoso profesor de matemáticas y astrónomo de origen británico dijo alguna vez, refiriéndose a las teorías de Stephen Hawking, que éstas “van en contra de las creencias de su momento, pero una vez que se obtienen, se rodean de un anillo de verdad”. Tal vez el anillo de verdad al que se refiere Carr también esté comenzando a rodear la reciente propuesta Michael Wondrak y su equipo en torno a un universo que quizá se evapore, aunque faltarán muchos años para probarlo o puede que también para refutarlo