Las amenazas de nuestro mundo (9 page)

Para empezar, contiene
por lo menos
diez mil millones de billones de estrellas, y las condiciones de o cerca de una estrella son enormemente diferentes de las condiciones reinantes lejos de ella. Y lo que es más, en algunos lugares las estrellas están muy aglomeradas, mientras que en otros su número es escaso y en otros lugares están virtualmente ausentes. Por tanto, es perfectamente posible que lo que sucede en una parte del Universo sea muy diferente de lo que ocurre en otra parte, y que, aunque el Universo considerado como un todo está en expansión, parte de este todo se esté contrayendo. Hemos de considerar esta posibilidad, ya que es posible que esta diferencia en comportamiento nos lleve a otra clase de catástrofe.

Empecemos por examinar la Tierra que ha sido formada aproximadamente por unos seis cuatrillones de kilogramos de roca y metal. La naturaleza de su formación fue determinada, en gran parte, por el campo gravitacional generado por toda esa enorme masa. Por tanto, el material de la Tierra, al reunirse por medio de la acción del campo gravitacional, fue forzado hacia el centro todo lo que era posible. Cada fragmento de la Tierra se movió hacia el centro hasta que otro fragmento bloqueó físicamente su camino. Por último, cada uno de los fragmentos de la Tierra estaba tan cerca del centro como era posible estarlo, de modo que todo el planeta tenía una energía potencial mínima.

En una esfera, la distancia de las diversas partes del cuerpo a su centro es, por término medio, inferior a lo que sería en cualquier otra forma geométrica; de modo que la Tierra es una esfera. (Y también el Sol y la Luna y todos los otros cuerpos astronómicos de gran tamaño, exceptuando condiciones especiales.)

Y lo que es más, la Tierra, formada como una esfera a causa de la gravitación, está sólidamente comprimida. Los átomos que la componen se hallan en contacto. De hecho, cuanto más se examina la Tierra profundizando en su corteza terrestre, se aprecia que los átomos están cada vez más apretados a causa del peso del material que tienen encima (este peso representa el impulso de la gravitación).

Sin embargo, incluso en el centro de la Tierra, los átomos, aunque sustancialmente comprimidos, permanecen intactos. Y porque están intactos resisten la posterior acción de la gravedad. La Tierra no se hunde más y sigue siendo una esfera de 12.750 kilómetros (7.900 millas) de diámetro, y, siempre que dependa de ella misma, continuará así indefinidamente.

Sin embargo, las estrellas no pueden considerarse de igual manera, porque su masa es de diez mil a diez mil millones de veces la de la Tierra y eso establece una diferencia.

Por ejemplo, consideremos al Sol que tiene una masa trescientas treinta mil veces la de la Tierra. Por consiguiente, su campo gravitacional es trescientas treinta mil veces mayor, y cuando el Sol se formó el impulso que lo convirtió en una esfera era mucho más poderoso en esa misma proporción. Bajo ese enorme impulso, los átomos del centro del Sol, atrapados bajo el peso colosal de las capas superiores, se rompieron y se aplastaron.

Esto puede suceder, ya que los átomos no son análogos absolutamente a pequeñas bolas de billar como se creyó en el siglo XIX. Por el contrario, en su mayor parte son cáscaras blandas de capas electrónicas con muy poca masa o materia, y en el centro de esas cáscaras hay un diminuto núcleo que contiene casi toda la masa. El núcleo tiene un diámetro 1/100.000 parte del átomo intacto. Un átomo parece más bien una pelota de ping-pong, en el centro de la cual flota una bolita o núcleo de metal, invisible a la vista por su pequeñez, y muy densa.

Bajo la presión de las capas superiores del Sol, las cáscaras de electrón de los átomos en el centro del Sol estallan y los diminutos núcleos en el centro de los átomos quedan en libertad. Los núcleos aislados y los fragmentos de cáscara del electrón son mucho más pequeños que los átomos intactos y bajo su poderoso impulso gravitacional el Sol podría contraerse a unas dimensiones sorprendentemente pequeñas. Pero no sucede así.

Esta contracción no se realiza por el hecho de que el Sol, y también otras estrellas, esté compuesto principalmente de hidrógeno. El núcleo de hidrógeno en el centro del átomo de hidrógeno es una partícula elemental subatómica llamada «protón», que lleva una carga eléctrica positiva. Cuando los átomos son aplastados, los protones desnudos pueden moverse libremente y acercarse uno a otro mucho más de lo que podían hacerlo cuando estaban rodeados por las capas de electrón. Esos protones no sólo pueden acercarse uno a otro, sino que pueden chocar con una gran fuerza, ya que la energía del impulso gravitacional se convierte en calor cuando el material del Sol se reúne y se funde, de modo que el centro del planeta está a una temperatura de unos quince millones de grados.

Los protones, al chocar, algunas veces quedan fundidos en vez de rebotar, iniciando con ello una «reacción nuclear». En el proceso de tales reacciones nucleares, algunos protones pierden su carga eléctrica para convertirse en «neutrones», y, eventualmente, queda formado un núcleo constituido por dos protones y dos neutrones. Éste es el núcleo del átomo de helio.

El proceso (igual al que se realiza en una bomba de hidrógeno terrestre, pero con un poder enormemente superior) produce ingentes cantidades de calor que convierten el Sol en una pelota brillante de gas incandescente, y así lo conservan durante un dilatadísimo período de tiempo.

Mientras que la Tierra no puede contraerse más y hacerse más pequeña de lo que es por la resistencia de los átomos intactos, el Sol no puede hacerlo por el efecto expansivo del calor desarrollado en su interior por las reacciones nucleares. La diferencia reside en que la Tierra puede mantener indefinidamente su tamaño, ya que los átomos intactos, por sí mismos, continuarán en ese estado, pero no sucede lo mismo con el Sol. El tamaño del Sol depende de la producción continua de calor en su centro, que a su vez depende de una serie continua de reacciones nucleares productoras de ese calor, que a su vez dependen de un suministro continuo de hidrógeno, el combustible de tales reacciones.

Pero el hidrógeno es limitado. Eventualmente, transcurrido un tiempo suficiente, el hidrógeno del Sol (o de cualquier estrella) disminuirá por debajo de una cantidad crítica. La proporción de reacciones nucleares también disminuirá, y lo mismo sucederá con la energía. El calor será insuficiente para mantener al Sol (o a cualquier estrella) en distensión y comenzará a contraerse. La contracción de una estrella tiene importantes consecuencias gravitacionales.

El impulso gravitacional entre dos objetos aumenta a medida que disminuye la distancia entre sus centros; aumentando, de hecho, con el cuadrado del cambio de la distancia. Si uno se halla a gran distancia de la Tierra, y se reduce esa distancia a la mitad, el impulso de la Tierra sobre uno aumenta 2x2 veces, o sea cuatro veces. Si esa distancia se reduce a una decimosexta parte, el impulso de la Tierra sobre uno se incrementa 16 x16 veces, o doscientas cincuenta y seis veces.

Si nos encontramos en este momento en la superficie de la Tierra y la fuerza del impulso gravitacional del planeta, depende de su masa, de la masa de la persona y del hecho de hallarse a 6.378 kilómetros (3.963 millas) del centro de la Tierra. Nosotros no podemos cambiar la masa de la Tierra de un modo significativo, y es probable que cada cual no quiera cambiar la suya, pero vamos a imaginar que cambia la distancia hasta el centro de la Tierra.

Por ejemplo, podemos acercarnos al centro de la Tierra cavando un hoyo (en imaginación) a través de la propia materia de la Tierra. Bueno, creeremos que el impulso gravitacional aumenta a medida que nos aproximamos al centro de la Tierra.

¡No! La dependencia entre el impulso gravitacional y la distancia desde el centro del cuerpo atrayente sólo se mantiene si nos encontramos fuera del cuerpo. Únicamente en este caso, al calcular los impulsos gravitacionales, se puede considerar toda la masa del cuerpo como si estuviera concentrada en el centro.

Si penetramos en el interior de la Tierra, únicamente aquella parte de la Tierra que está más cerca del centro de una persona la
atraerá hacia
el centro. La otra parte de la Tierra que está más lejos del centro no contribuye al impulso gravitacional. En consecuencia, cuando penetramos en el interior de la Tierra, el impulso gravitacional
disminuye.
Si llegáramos hasta el mismísimo centro de la Tierra (imaginativamente), no existiría ninguna atracción hacia el centro, puesto que no habría nada más cerca del centro que le atrajera. Estaríamos sujetos a la gravedad-cero.

Sin embargo, supongamos que la Tierra debiera contraerse a la mitad de su radio, únicamente aunque conservando toda su masa. Si nos halláramos lejos de la Tierra, en una nave espacial, esto no le afectaría. La masa de la Tierra continuaría siendo lo que era, como lo sería su masa, y su distancia del centro de la Tierra. Aunque la Tierra se dilatara o se contrajera, su impulso gravitacional sobre una persona no se alteraría (mientras no se dilatara tanto que la absorbiera al interior de su sustancia, en cuyo caso su impulso gravitacional sobre una persona disminuiría).

No obstante, supongamos que estuviésemos de pie en la superficie de la Tierra cuando ésta comenzara a contraerse y continuáramos en pie durante el proceso de contracción. La masa de la Tierra y la de una persona serían la misma, pero su distancia al centro de la Tierra disminuiría en un factor dos. Continuaríamos todavía en la parte exterior de la Tierra, y toda la masa de la Tierra estaría entre cualquier persona y su centro, de manera que el impulso gravitacional de la Tierra se incrementaría en un factor de 2x2, o 4. En otras palabras, la
gravedad de la superficie
de la Tierra se incrementaría al mismo tiempo que se contraía.

Si la Tierra continuara contrayéndose sin perder masa y si continuáramos en la superficie, el impulso gravitacional aumentaría constantemente. Si imagináramos que la Tierra disminuyera hasta un punto de diámetro cero (pero reteniendo su masa), y siguiéramos de pie en ese punto, el impulso gravitacional sobre una persona sería infinito.

Esto es válido para cualquier cuerpo con masa, sin importar su tamaño. Si usted, o yo, o incluso un protón, se contrajera más y más, el impulso gravitacional sobre su superficie o mi superficie o la superficie del protón se incrementaría infinitamente. Y si usted o yo o el protón, quedásemos reducidos a un punto de diámetro cero, pero reteniendo toda la masa original, la gravedad de superficie, en cada caso, se convertiría en infinita.

Naturalmente, no es probable que la Tierra se reduzca a un tamaño menor del que tiene ahora, mientras se mantenga en sus condiciones actuales. Y tampoco se contraerá cualquier cosa de menor tamaño que la Tierra. Incluso algunos cuerpos algo mayores que la Tierra, por ejemplo, Júpiter, que tiene trescientas dieciocho veces la masa de la Tierra, nunca se contraerán por sí mismos.

Sin embargo, las estrellas se contraerán eventualmente. Tienen una masa superior a la de los planetas y su campo gravitacional, muy poderoso, les forzará a contraerse cuando su combustible nuclear descienda por debajo del punto crítico y no se produzca ya suficiente calor para contrarrestar el impulso de gravitación. Hasta dónde llegará esa contracción depende de la intensidad del campo gravitacional del cuerpo que se contrae, y, por tanto, sobre su masa. Si el cuerpo es suficientemente pesado, no hay límites a la contracción, por lo que sabemos, y se contrae hasta el volumen cero.

Al contraerse la estrella, la intensidad de su campo gravitacional a considerables distancias no cambia, pero su gravedad de superficie aumenta sin limitaciones. Una consecuencia de esto es que la velocidad de escape de la estrella se incrementa constantemente a medida que la estrella se contrae. Cada vez se hace más difícil para cualquier objeto liberarse y alejarse de la estrella mientras la estrella se contrae y su gravedad superficial aumenta.

Actualmente, por ejemplo, la velocidad de escape de la superficie de nuestro sol es de 617 kilómetros (383 millas) por segundo, aproximadamente cincuenta y cinco veces la velocidad de escape de la superficie de la Tierra. Esto es todavía muy pequeño para permitir que algunos materiales escapen del Sol con facilidad. El Sol (y otras estrellas) están emitiendo continuamente partículas subatómicas en todas direcciones a gran velocidad.

Sin embargo, si el Sol se contrajera, y aumentara la gravedad en su superficie, su velocidad de escape se incrementaría en miles de kilómetros por segundo, decenas de miles, cientos de miles. Eventualmente, la velocidad de escape alcanzaría una cifra de 300.000 kilómetros (186.000 millas) por segundo, y ésa es la velocidad de la luz.

Cuando la estrella (o cualquier objeto) se contrae hasta el punto en que la velocidad de escape se iguala con la velocidad de la luz, ha alcanzado el «radio Schwarzschild», llamado así porque fue el astrónomo alemán Karl Schwarzschild (1873-1916) quien primero lo expuso, aunque el primer tratamiento teórico completo de la situación no se realizó hasta 1939, siendo su autor el físico americano J. Robert Oppenheimer (1904-1967).

La Tierra alcanzaría su radio Schwarzschild si se contrajera hasta un radio de 1 centímetro (0,4 pulgadas). Puesto que el radio de cualquier esfera es la mitad de su diámetro, la Tierra sería entonces una pelota de 2 centímetro (0,8 pulgadas) de diámetro, una bola que contendría la totalidad de la masa de la Tierra. El Sol alcanzaría su radio Schwarzschild si se encogiera hasta un radio de 3 kilómetros (1,9 millas) reteniendo toda su masa.

Ha quedado bien establecido que nada que contenga masa puede viajar a una velocidad superior a la de la luz. Pero cuando un objeto se contrae hasta su radio Schwarzschild, o inferior, nada puede escapar de él
^[12]
. Cualquier cosa que caiga en el objeto contraído no puede liberarse, de modo que el objeto contraído es como un agujero en el espacio de profundidad infinita. Ni la luz puede liberarse, de manera que el objeto contraído es totalmente negro. El físico americano John Archibald Wheeler (1911-) fue el primero en aplicar el término «Agujeros Negros»
(black holes)
a tales objetos
^[13]
.

Por tanto, es probable que los agujeros negros se formen cuando las estrellas carecen de combustible y son bastante grandes para producir un campo gravitacional suficiente para contraerlas a su radio Schwarzschild. Este proceso parece tener una dirección única. Es decir el agujero negro puede formarse, pero no logra deformarse de nuevo. Cuando se ha formado, es, con una excepción que más tarde expondré, permanente.