23/Feb/08

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¿Qué pasaría si un agujero negro pequeño chocara con la Tierra?

¿Cree que notaría la presencia de un agujero negro atravesando su casa?

Todos podemos imaginar lo que pasaría si un agujero negro masivo acabase en nuestro sistema solar... No quedaría mucho una vez que la gran fuerza gravitatoria consumiera los planetas y comenzase a succionar nuestro Sol. Pero, ¿qué pasaría si el agujero negro fuese pequeño, quizás un resto vestigial del Big Bang, que pasase desapercibido a través de nuestro vecindario, sin causar un gran impacto observable en el espacio local? ¿Y si esta pequeña singularidad se cruza en el camino de la órbita de la Tierra y choca con nuestro planeta? Los físicos teóricos han considerado este extraño suceso y han pensado en cómo podría detectarse un pequeño agujero negro que atravesara limpiamente el planeta.

Se ha predicho que los agujeros negros primordiales (PBH, del inglés "primordial black hole") son un producto del Big Bang. Se cree que se formaron innumerables agujeros negros debido a la enorme cantidad de energía que se generó al comienzo de nuestro Universo. Sin embargo, se piensa que los agujeros negros no viven mucho. Como los agujeros negros irradian energía, también perderán masa (de acuerdo con la teoría de Stephen Hawking, la "radiación Hawking"), por lo que los agujeros negros pequeños se extinguirán muy rápidamente. En una famosa publicación de 1975, Hawking estimó el tamaño mínimo que tendría que tener un agujero negro para haber sobrevivido hasta hoy en día. Los PBHs tendrían que tener 10*12 kg de masa (1.000.000.000.000 kg) al ser creados. 10*12 kg en realidad es bastante pequeño para la escala cósmica (la Tierra tiene una masa de 6 x 10*24 kg), así que estamos hablando del tamaño de una montaña pequeña.

Así que imagine la escena. La Tierra (o cualquier planeta, para el caso) está orbitando el Sol alegremente, y resulta que un pequeño agujero negro primordial está pasando por nuestro sistema solar, y por la órbita de la Tierra. Todos estamos al corriente de cómo afectaría a la Tierra un cuerpo rocoso, como un Asteroide Cercano a la Tierra, que chocara contra nosotros; pero ¿qué pasaría si fuera un Agujero Negro Cercano a la Tierra el que chocara? Los físicos teóricos del Instituto Budker de Física Nuclear en Rusia y del Centro Integral de Datos Científicos en Suiza han estado estudiando esta misma cuestión, y en un nuevo trabajo calculan cómo observaríamos ese suceso si ocurriera (¡sólo por si no nos hubiéramos dado cuenta de haber chocado contra algo!).

Ya se ha pensado antes en PBHs dirigiéndose hacia estrellas o planetas. Como ya se vieron en Universe Today algunas observaciones de planetas y estrellas se pueden atribuir a pequeños agujeros negros atrapados en el campo gravitatorio del cuerpo. Esto podría explicar las inusuales temperaturas observadas en Saturno y Júpiter; son mayores que lo que deberían ser, y el calor en exceso podría ser producido por interacciones con un PBH oculto en su interior. Si estuviera atrapado dentro de una estrella, un PBH podría consumir la energía de las reacciones nucleares del núcleo, quizás dando lugar a una supernova prematura. Pero, ¿qué pasaría si el PBH estuviera viajando muy deprisa y chocara con la Tierra? Es en esto en lo que se centra la investigación.

Yo esperaría un suceso energético catastrófico en caso de que un agujero negro primordial chocara con la Tierra. Después de todo, ¡es un agujero negro! Pero los resultados del trabajo son algo decepcionantes, aunque al mismo tiempo, "molan".

Considerando de dónde puede provenir la energía de la colisión, los investigadores pueden estimar el efecto que ésta puede tener. Las dos fuentes principales de energía provendrían del PBH al chocar con la materia terrestre (energía cinética), y de la propia radiación del agujero negro. Suponiendo que tengamos más probabilidades de chocar contra un micro-agujero negro (mucho, mucho menor que uno formado a partir de una estrella colapsada), cuyo origen se remonta al principio del Universo, éste va a ser muy pequeño. Usando el agujero negro de Hawking de 1012 kg como ejemplo, un agujero negro de este tamaño tendrá un radio de 1,5 x 10*(-15) metros... ¡aproximadamente el tamaño de un protón!

Será apenas un pequeño agujero negro, pero tiene un gran impacto. Aun así, ¿es mensurable? Se piensa que los PBHs se mueven a través de la materia como si ésta no estuviese allí, pero dejan una marca. Mientras el pequeño cuerpo esté volando a través de la Tierra a velocidad supersónica, producirá radiación en forma de electrones y positrones. La energía total creada por el PBH más o menos iguala la energía producida por la detonación de una tonelada de TNT, pero esta energía es la energía total que va dejando a lo largo de todo su camino por el diámetro de la Tierra, no la energía producida en un impacto. Así que no espere una explosión inmensa; tendremos suerte si vemos una chispa cuando choque contra el suelo.

Todas las esperanzas de detectar un impacto de un agujero negro tan pequeño son muy pocas, pues las ondas sísmicas que se producirían serían insignificantes. De hecho, la única prueba de que un agujero negro de este tamaño atraviese la Tierra sería el daño por radiación a lo largo del túnel microscópico que irá de un lado al otro del planeta. Como audazmente señalaron los del equipo ruso/suizo:

"Crea un largo tubo de material severamente dañado por la radiación, que debería ser reconocible durante tiempos geológicos" - Khriplovich, Pomeransky, Produit y Ruban, del trabajo "Can one detect passage of small black hole through the Earth?".

Como esta investigación se centra en un agujero negro primordial pequeño, sería interesante investigar los efectos del impacto de un agujero negro algo mayor -quizás uno con la masa de la Tierra y el radio de una pelota de golf.

Fuente: Ian O'Neill para AstroSeti. Aportado por Graciela Lorenzo Tillard