Además, cualquier cosa que se acerque a un agujero negro probablemente será capturada por el enorme campo gravitacional que existe en su vecindad. El objeto que se aproxima puede dar vueltas en espiral cerca del agujero negro y caer dentro de el eventualmente. Una vez que ha sucedido esto, nunca podrá salir. Por tanto, esto indica que un agujero negro puede ganar masa, pero nunca perderla.
Así pues, si se forman agujeros negros, pero nunca desaparecen, a medida que el Universo envejece, la cantidad de agujeros negros debe aumentar constantemente. Además, si cada agujero negro incrementa su masa, y no la disminuye, todos ellos deben estar creciendo sin cesar. Y si cada año aumenta el número de agujeros negros y aumenta también su masa, se encontrará en los agujeros negros un porcentaje de masa del Universo cada vez mayor a medida que transcurra el tiempo, y, eventualmente, todos los objetos del Universo se encontrarán dentro de uno u otro agujero negro.
En este caso, si vivimos en un Universo abierto, podríamos creer que el final no es justamente por la entropía máxima y la muerte por el calor en un mar infinito de gas tenue. No es incluso por máxima entropía y muerte por calor en cada uno de los miles de millones de grupos galácticos, separados cada uno de ellos, de todos los demás, por distancias inconmensurables y siempre crecientes. En vez de eso parece que el Universo alcanzaría, en un futuro lejano, la entropía máxima en forma de un número determinado de agujeros negros masivos existentes en grupos, cada uno de ellos separado de los demás por distancias incalculables y siempre crecientes. Éste parece ser, en la actualidad, el futuro más probable para un Universo abierto.
Existen razones teóricas que nos inclinan a suponer que las energías gravitacionales de los agujeros negros pueden llevar a cabo un trabajo considerable. Es fácil imaginar a los seres humanos utilizando los agujeros negros como una especie de horno universal, arrojando en ellos los desperdicios de masa y aprovechando la radiación que el proceso produciría. Si no existiera masa sobrante, sería posible utilizar la energía rotacional del agujero negro. De esta manera se extraería mucha más energía de los agujeros negros que de la propia masa de estrellas corrientes, y la especie humana podría durar más tiempo en un Universo con agujeros negros que en uno que no los tuviera.
Sin embargo, la segunda ley se impondrá finalmente. Toda la materia terminaría en los agujeros negros y éstos dejarían de girar. No se podría sacar de ellas ningún rendimiento de trabajo y existiría la máxima entropía. Al parecer sería mucho más difícil escapar de la muerte por el calor con agujeros negros que sin ellos, cuando este fatídico fin se presente. Si tratamos con agujeros negros no sería posible afrontar las fluctuaciones azarosas de las zonas de baja entropía, por lo que resulta difícil acertar en este caso cómo podría la vida evitar la catástrofe final.
Sin embargo, ¿de qué manera podrían encajar los agujeros negros en un Universo cerrado?
El proceso por el cual los agujeros negros aumentan en número y en tamaño puede ser lento, considerando el tamaño total y la masa del Universo. Aunque el Universo ya tiene quince mil millones de años, probablemente los agujeros negros sólo constituyen una pequeña porción de su masa
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. Aun después de haber transcurrido cientos de miles de billones de años, cuando llegue el cambio inverso y la Tierra comience a contraerse, es posible que los agujeros negros continúen siendo todavía una pequeña fracción de la masa total.
No obstante, cuando el Universo comience a contraerse la catástrofe del agujero negro gana en posibilidades. Los agujeros negros que se formaron durante el período de expansión tenían todas las probabilidades de quedar confinados a los centros de las galaxias, pero cuando los grupos galácticos se acerquen y el Universo se enriquezca cada vez más con radiaciones energéticas, podemos estar seguros de que los agujeros negros se formarán en mayor número y crecerán más rápidamente. En los períodos finales, cuando los grupos galácticos se fusionen, también los agujeros negros se fusionarán y la última compresión para formar el «huevo cósmico» será ciertamente una compresión para crear un enorme agujero negro universal. Algo que posea toda la masa del Universo y las dimensiones del «huevo cósmico», puede ser tan sólo un agujero negro.
En este caso, si nada puede emerger de un agujero negro, ¿cómo el «huevo cósmico» formado por la contracción del Universo podrá estallar para formar un nuevo Universo? Y ¿cómo pudo el «huevo cósmico», que existió hace quince mil millones de años, haber estallado para formar el Universo que ahora habitamos?
Para comprender cómo pudo ocurrir, hemos de considerar que no todos los agujeros negros tienen la misma densidad. Cuanta más masa tiene un objeto, tanto más intensa es su gravedad superficial para comenzar (si se trata de una estrella corriente), y tanto más elevada su velocidad de escape. Por tanto, necesita contraerse mucho menos para aumentar la velocidad de escape hasta un valor igual a la velocidad de la luz y su radio de Schwarzschild será mucho mayor.
Según hemos expuesto anteriormente, el radio Schwarzschild del Sol sería de 3 kilómetros (1,9 millas). Si una estrella con una masa tres veces superior a la del Sol se contrajera a su radio Schwarzschild, ese radio sería igual a 9 kilómetros (5,6 millas).
Una esfera con un radio de 9 kilómetros tendría tres veces el radio de una esfera con un radio de 3 kilómetros, y tendría 3x3x3, o 27 veces más, su volumen. En el volumen veintisiete veces superior de la esfera mayor habría tres veces más de masa. La densidad del agujero negro mayor sería únicamente de 3/27 o 1/9 la densidad del menor.
En general, cuanto mayor es un agujero negro, tanto menor es su densidad.
Si toda la galaxia de la Vía Láctea que posee una masa de unos ciento cincuenta mil millones de veces la del Sol, se contrajera formando un agujero negro, su radio Schwarzschild sería de cuatrocientos cincuenta mil millones de kilómetros o, aproximadamente, 1/20 de un año luz. Un agujero negro de esa magnitud tendría una densidad media de aproximadamente 1/1.000 en relación a la del aire que nos rodea. A nosotros nos parecerá un buen vacío, pero continuará siendo un agujero negro del que nada podría escapar.
Si en el Universo hubiera masa suficiente para convertirlo en cerrado, y si toda esa masa se comprimiera en un agujero negro ¡el radio Schwarzschild de tal agujero negro sería aproximadamente de trescientos mil millones de años luz! Semejante agujero negro tendría un volumen mucho mayor que todo el Universo conocido y su densidad sería considerablemente inferior al promedio de densidad que hoy día se considera posee el Universo.
En ese caso, imaginemos el Universo en contracción. Supongamos que cada galaxia ha perdido la mayor parte de su masa en un agujero negro, de modo que el Universo en contracción consiste en cien mil millones, o más, de agujeros negros, cada una de ellas alrededor de 1/500 de años luz a 1 año luz de diámetro, según su masa. De esos agujeros negros no puede emerger ninguna materia.
Pero, en los últimos niveles de contracción, todos esos agujeros negros se encuentran y se funden, formando un agujero negro único con la masa del Universo, y el radio Schwarzschild a una distancia de trescientos mil millones de años luz. Nada puede salir de ese radio, pero podría suceder que hubiera expansiones
dentro
del radio. La arremetida, por decirlo así, hacia el exterior, de ese radio, puede, de hecho, ser el acontecimiento que provoque el
big bang.
Repito, el Universo, tal como lo conocemos, se configura dilatándose hacia el exterior por una gran explosión. Es posible que se formen las galaxias, las estrellas y los planetas. Antes o después comienzan a formarse agujeros negros, la masa de los cuales alcanza el tamaño de las estrellas, y todo el proceso comienza de nuevo.
Si lo consideramos desde ese punto de vista, resulta evidente la conclusión de que el Universo no puede ser abierto; que no puede estar dilatándose inconmensurablemente.
El «huevo cósmico» en el que se originó la expansión
debe
de haber sido un agujero negro y
debe
de haber tenido un radio Schwarzschild. Si el Universo tuviera que estar en expansión indefinidamente, parte de él debería trasladarse con el paso del tiempo fuera del radio Schwarzschild, y esto parece ser imposible. En consecuencia, el Universo debe ser cerrado y el cambio a la inversa debe surgir antes de que se llegue al radio Schwarzschild
[15]
.
De las tres catástrofes de la primera clase que podrían hacer imposible la vida en todo el Universo, expansión hasta muerte por calor, contracción hasta el «huevo cósmico» y contracción en agujeros negros separados, la tercera es diferente de las otras dos en algunos aspectos importantes.
Tanto la expansión general del Universo hasta la muerte por el calor como su contracción general hasta el «huevo cósmico», afectarían de manera más o menos uniforme a todo el Universo. En ambos casos, suponiendo que la vida humana siga sobreviviendo dentro de cientos de miles de años, no habría razón alguna para suponer que se presentara ningún suceso especialmente malo, o bueno, a causa de nuestra posición en el Universo. Nuestra porción de Universo no recibirá su parte mucho más pronto, o más tarde, que cualquier otra.
En el caso de la tercera catástrofe, la de los agujeros negros separados, la situación es muy distinta. En este caso estamos tratando con una serie de catástrofes
locales.
Un agujero negro puede formarse aquí, y no allí, de manera que la vida puede ser imposible aquí, pero no allí. No hay duda de que, a la larga, todo se fundirá en un agujero negro, pero los agujeros negros que se forman ahora aquí pueden hacer imposible la vida en su vecindad
aquí y ahora,
aunque la vida pueda continuar en otras partes, sin preocupación ni cuidado, durante mil millones de años. Por tanto, hemos de preguntar ahora si existen realmente en este momento agujeros negros, y, en caso afirmativo, hemos de preguntar en dónde estarán probablemente y cuáles son las posibilidades de que alguno de ellos interfiera con nosotros catastróficamente antes (puede ser que muchísimo antes) de la hecatombe final.
Para comenzar, es razonable suponer que un agujero negro se forme en aquellos lugares en los que la mayor parte de la masa ya se ha agrupado. Cuanto más voluminosa sea una estrella, tantas más probabilidades tendrá de convertirse en un agujero negro. Los grupos de estrellas donde se acumulan multitud de estrellas cercanas, todavía tienen más probabilidades.
Las mayores, los grupos más densos de estrellas, se hallan en el centro de las galaxias, especialmente en el centro de las galaxias gigantes como la nuestra, o mayores. Allí, ocupando un pequeño espacio, se amontonan millones de billones de estrellas, y es allí donde probablemente se produzca la catástrofe del agujero negro.
Hace tan sólo unos veinte años, los astrónomos no tenían ni la más remota idea de que en los centros galácticos tenían lugar acontecimientos violentos. Las estrellas estaban a poca distancia en esos centros, pero, incluso en el centro de una gran galaxia, las estrellas mantenían una distancia promedio de quizás una décima parte de año luz, y quedaba espacio todavía para que se movieran sin interferir considerablemente una con otra.
Si nuestro Sol estuviera localizado en una de esas regiones, veríamos a simple vista más de dos mil quinientos millones de estrellas en el espacio, de las que diez millones serían de primera magnitud, o mayores, pero todas ellas serían visibles únicamente como un punto de luz. La luz y el calor que todas esas estrellas nos proporcionarían podrían llegar hasta una cuarta parte de la que recibimos del Sol, y esa luz y calor adicionales podrían hacer la Tierra inhabitable, pero también sería inhabitable si estuviera más alejada del Sol; por ejemplo en la posición de Marte.
Hasta 1960, por ejemplo, hubiéramos podido discurrir de esta manera, e incluso haber deseado que el Sol estuviera
situado
en el centro galáctico de modo que pudiéramos disfrutar de una noche estrellada tan esplendorosa.
Si únicamente pudiéramos observar la luz visible proveniente de las estrellas, nunca hubiéramos tenido motivo para cambiar nuestra opinión. Sin embargo, en 1931, el físico americano Karl Guthe Jansky (1905-1950), ingeniero en radioastronomía, observó, por vez primera, ondas de radio, con longitudes de onda un millón de veces más largas que las de la luz visible, procedentes de determinadas zonas del espacio. Después de la Segunda Guerra Mundial, los astrónomos desarrollaron métodos para observar estas ondas de radio, especialmente una variedad de onda corta llamada microondas. Fueron localizados diversos orígenes de microondas en el espacio por medio de los radiotelescopios, la calidad de los cuales iba mejorando rápidamente durante la década de los cincuenta. Algunos de ellos parecían estar relacionados con lo que parecían ser estrellas muy débiles de nuestra propia galaxia. No obstante, una cuidadosa investigación de estas estrellas reveló que no sólo eran insólitas al emitir cantidades de microondas, sino también por estar asociadas aparentemente con unas nubes confusas, o nebulosas, que las rodeaban. La más brillante entre todas, catalogada como 3 C 273, daba señal de lanzar un pequeño chorro de materia.
Los astrónomos comenzaron a sospechar que estos objetos emisores de microondas no eran estrellas ordinarias, aunque su aspecto fuese de estrella. Se refirieron a ellas como origen de radio
quasistellar
(semejante a una estrella). En 1964, el astrónomo chino-americano Hong-Yee Chiu acortó la primera parte de esa palabra
[16]
a «quasar», y desde entonces estos objetos parecidos a estrellas emisores de microondas han sido conocidos con esa denominación.
Se estudió el espectro de los quásares, pero las líneas oscuras que se encontraron no pudieron identificarse hasta 1963. En dicho año, el astrónomo holandés-americano Maarten Schmidt (1929-) reconoció que las líneas eran del tipo normalmente presentes más alejadas en el ultravioleta; es decir que representaban ondas de luz lejana más corta que la más corta que pudiera afectar nuestra retina haciéndose visible para nosotros. Existían en la región visible del espectro de las quásares únicamente porque habían estado sometidas a una enorme desplazamiento al rojo.