Agujeros negros y su impacto en la física moderna: la visión de Gastón Giribet

Doctor en Física y doctor en Filosofía, autor de libros como Heidegger en los márgenes de la ciencia y Kant y las dimensiones del espacio, ex investigador del Conicet y formado en la universidad pública argentina, Gastón Giribet (Buenos Aires, 1973) es un académico que vive en Estados Unidos. Actualmente es profesor de la New York University y profesor asociado de la Universidad de Buenos Aires. Desde hace treinta años se dedica a la investigación en física teórica, es autor de más de un centenar de artículos de investigación en ese tema, en filosofía y los cruces con la cultura general, y en especial acerca del estudio de los agujeros negros.

Agujeros negros: de la relatividad general a la información cuántica (Salta el Pez) es el título de su reciente libro que, justamente, se basa en cómo contar la física de los agujeros negros para un público general. Con lucidez, notable prosa y un vasto y minucioso saber sobre esa especie de “no lugar en el que el pensamiento científico roza sus propios límites”, como escribió en la contratapa su colega José Edelstein, con quien compartió la autoría del libro Cuerdas y supercuerdas, y forma parte del podcast de divulgación científica Coffee Break: Señal y Ruido, Gastón Giribet habló con Ñ de su larga investigación sobre qué son, en definitiva, los misteriosos e inasibles agujeros negros, uno de los desafíos más apasionantes de la ciencia moderna.

Giribet estuvo recientemente en Buenos Aires. En la Fundación Andreani condujo un seminario en diálogo con Unpunkt, la muestra de Gabriel Valansi y también presentó su libro en la librería Hernández (CABA).

“Investigo también en otros temas de física teórica, como la teoría cuántica de campos y la llamada teoría de cuerdas. Pero gran parte de mi trabajo de investigación es en la física de los agujeros negros. Y creo que los agujeros negros son los objetos físicos más fascinantes que existen”, explica el científico.

–¿Por qué decís que no hay en el universo astros más fascinantes?

–Son astros invisibles que, en realidad, pueden ser pensados como espacio-tiempo contorsionado sobre sí mismo. En sus inmediaciones el espacio se curva hasta que su estructura causal se desgarra, y en su superficie el tiempo llega a detenerse. No hay otro sistema físico tan fascinante y que lleve a replantearnos la estructura del espacio y el tiempo desde sus bases.

–¿Por qué, paradójicamente, aunque son objetos fríos y oscuros, están detrás de los fenómenos cósmicos más tumultuosos, calientes y luminosos?

–Los agujeros negros son oscuros, silentes, fríos, pero, paradojalmente, están detrás de los fenómenos más luminosos, calientes y violentos del cosmos. Esto se debe a que son astros muy compactos con campos gravitacionales muy intensos. Entonces, la materia se concentra cerca de ellos, se arremolina a velocidades vertiginosas, y se calienta a temperaturas enormes. Se trata de un plasma muy caliente que, como tal, emite en rayos X con mucha intensidad. Los agujeros negros son oscuros, sí, pero lo que ocurre en sus inmediaciones es extremadamente luminoso.

–Pese a que los han puesto en duda en el pasado, ¿hoy hay evidencia para no dudar de su existencia?

–Hasta la década del 70 había muchas dudas acerca de si los agujeros negros podían existir. En aquel momento eran una especulación teórica. El mismo Einstein dudaba de su existencia, aun cuando son una predicción de su teoría general de la relatividad. Eso cambió hacia fines de la década del 60, cuando observaciones astronómicas comenzaron a dar las primeras evidencias indirectas de que los agujeros negros existían en el universo, e incluso en nuestra galaxia. Más evidencias fueron sumándose en los años 80 y 90. Hoy, y en especial desde 2006, tenemos evidencias muy convincentes de que los agujeros negros existen en nuestra galaxia y en otras: tenemos películas de las estrellas orbitando en torno a ellos, y tenemos radiofotografías de las siluetas de agujeros negros recortadas sobre los fondos incandescentes que los envuelven.

–En ese sentido, ¿qué tipos de agujeros negros existen y dónde se encuentran?

–Hasta donde sabemos, existen dos tipos de agujeros negros. Por un lado, existen los llamados agujeros negros estelares, que son cadáveres cósmicos formados luego del colapso gravitacional de estrellas lo suficientemente masivas. Este tipo de agujeros negros pueden tener la masa de estrellas robustas; algo así como el triple de la masa del Sol, o incluso decenas de veces la masa del Sol. Por otro lado, existen los agujeros negros supermasivos, que se alojan en los centros de las galaxias como la nuestra. Estos pueden alcanzar masas miles de millones de veces superiores a la masa del Sol.

–¿Cuáles son sus principales rasgos anatómicos?

–Son astros que, debido a su gravedad y compacidad, atraen a la materia muy cerca de ellos formando un torbellino de materia y gas que los orbita. A esto se lo conoce como “disco de acreción”. Ese disco de acreción tiene un perfil de temperaturas y eso puede emitir mucha luz en diferentes frecuencias. Por otro lado, cerca de muchos agujeros negros se producen inestabilidades debido a la conjunción de efectos electromagnéticos y gravitacionales, lo que genera la emisión de jets de materia y energía a velocidades enormes. Dentro de todo ese tumultuoso ambiente, aparece, triunfante, una silueta oscura, la imagen del astro que, en definitiva, es el que produce toda esa magia.

–¿Qué los distingue de la materia y energía oscura, con los que se los suele emparentar y confundir?

–Los agujeros negros y la materia oscura son cosas distintas, aunque pueden estar relacionados, tal como explico en el libro. Mientras que la materia oscura es materia que no interactúa con la luz y, por ende, o se ve, no deja de ser materia: gravita y se comporta como materia. La mayoría de materia que existe en el universo es oscura; no emite luz ni interacciona con la luz. De todos modos, sabemos que está allí por sus influjos gravitacionales. Probablemente se trate de partículas que no interactúan con los átomos y la luz. Los agujeros negros son algo distinto: se trata de astros muy densos cuyos campos gravitacionales son tan intensos que terminan separando causalmente su interior de su exterior, como si fueran bocados arrancados al espacio-tiempo mismo.

–Decís que el problema fundamental de la divulgación científica oscila entre “la generosidad de la claridad y la responsabilidad de la precisión, en el sinuoso camino que esquiva la condescendencia y la petulancia. El oficio está en saber cuánto ceder, cuánto enseñar, cuánto ocultar, cuánto fallar”. ¿Qué te interesa, en definitiva, sobre eso?

–Creo que me interesó abordar los agujeros negros no para “dárselo masticado” a nadie, sino presentarlo de una forma tal que todos puedan saborearlo. Estoy convencido de que todo el mundo puede tener, aunque más no fuera, una impresión de cuán maravillosa puede ser la ciencia y cuán asombrosa puede ser la naturaleza. Y me gusta que eso llegue a todo el mundo que esté dispuesto a escucharlo; más allá del claustro académico, las aulas y las conferencias. Yo me dedico a lo académico, que es el ámbito que elijo y en el que me siento más cómodo, pero eso no me impide compartir los resultados más interesantes de nuestras investigaciones con el público en general. Lo que quiero señalar es que la divulgación puede hacerse, pero sin caer en la condescendencia. No me gusta la divulgación que subestima al lector. Creo que los lectores aprecian cuando uno no los trata de manera paternalista sino como pares con los que se está pensando.

–¿Qué significa que el tiempo se deforme? ¿Cómo se relaciona eso con los agujeros negros?

–La teoría general de la relatividad predice que el tiempo transcurre más lento en las regiones en las que el campo gravitacional es más intenso. Esto se verificó experimentalmente a escalas terrestres en 1959, aunque en la Tierra ese efecto no es muy notorio debido a que el campo gravitacional de nuestro planeta no es muy intenso. Ahora bien, cerca de los agujeros negros, donde los campos gravitacionales sí son muy intensos, ese efecto es apreciable y puede observarse con telescopios: en las estrellas cercanas a los agujeros negros el tiempo pasa más lento. En el libro explico esas observaciones con cierto detalle. Lo más sorprendente es que en la superficie de los agujeros negros ese efecto de letargo temporal es tan intenso que, literalmente, el tiempo allí, comparado con el nuestro, se encuentra detenido.

–Hablás de agujeros negros y el fondo del mar, ¿pueden existir también dentro del Sol?

–En el libro menciono una detección reciente de una partícula (neutrino) ultraenergética detectada por un observatorio cuyos dispositivos se alojan en el fondo del mar Mediterráneo. Hubo trabajos recientes que propusieron que esa partícula podría haber sido generada por la evaporación de un agujero negro primordial en el universo cercano. Se trata, en mi opinión, de una hipótesis demasiado especulativa, pero difícil de descartar. Me pareció interesante comentarla; un poco porque es algo muy reciente, y otro poco para mostrar hasta dónde pueden llevarnos las especulaciones sobre física de partículas y astrofísica. En el mismo orden de cosas, recientemente hubo muchas investigaciones tratando de pensar qué ocurriría si existieran en el universo agujero negros microscópicos, del tamaño atómico, pero con masas comparables a las de los asteroides. Algunos físicos se preguntaron, por ejemplo, qué ocurriría si un agujero negro de ese tipo se encontrara con una estrella y comenzara a consumirla desde dentro. Esta misma semana aquí, en New York University, tuvimos charlas sobre eso. No creo que nuestro Sol tenga en su interior un agujero negro, pero, hasta donde sabemos, no es imposible que alguna estrella de los cientos de miles de millones que hay en esta galaxia tenga esa mala suerte.

–Vivimos en un universo que se expande y cambia, el cosmos no siempre ha sido el que es hoy. ¿Cómo explicar todo eso en pocas líneas?

–En efecto. Sabemos que el universo se expande y que así lo viene haciendo desde hace unos 13.800.000.000 años (casi 14.000 millones de años). A lo largo de ese tiempo el universo fue cambiando de fases: al comienzo era pura radiación, luego dominó la materia. Primero se formaron los primeros núcleos atómicos, mucho más tarde los átomos neutros, y muchísimo más tarde los primeros astros. En su origen el universo era opaco y denso y caliente, y más tarde oscuro y transparente. Durante 100 millones de años no hubo astros sino prístinas nubes de hidrógeno y helio navegando un espacio vasto y oscuro. Las primeras estrellas que se formaron eran diferentes a las que hoy existen: aquellas eran enormes, azules y efímeras. En definitiva, el universo fue cambiando a lo largo de su historia y lo seguirá haciendo. Estudiar qué contiene y cuál es la cadencia de su expansión nos dice mucho de la física.

–Encontraste una curiosa historia de Einstein con Tucumán...

–Sí. En uno de los capítulos del libro cuento cuál fue el periplo que llevó a que un artículo de Einstein terminada siendo publicado en la Revista de la Universidad Nacional de Tucumán a fines de 1941. Hace algunos años, con un colega argentino que vive en Inglaterra, Mariano Galvagno, hicimos una investigación de las cartas y el proceso editorial de ese trabajo de Einstein. No mucha gente sabe de él. Es un trabajo en el que Einstein muestra que los agujeros negros tienen una singularidad en su centro. Para ese entonces eso quizá ya se sabía; pero la forma en la que Einstein lo demuestra es “muy linda”.