Per què no és divertit llençar a ningú a un forat negre?

Black_Hole_Milkyway.jpg

Ets una persona cruel. Odies amb tota la teva ànima al senyor X. És l’arxienemic de tota la vida: el que t’esgarrapava al parvulari, el que et pegava a l’ESO (o BUP), el que mai et parla, el que t’esbronca. El truques i li dius si vol venir a un viatge a Costa Rica, a un d’aquests complexes hotelers. Ell accepta. El portes al forat negre més proper. Per a fer-ho, surts de la Terra amb una acceleració petita, de manera que no se n’adoni de la magnitud del viatge. O simplement l’atipes de calmants. Tant és. Un cop arribes al forat negre, et situes en òrbita, el llences i et prepares per a l’espectacle. Et tombes en una gandula, prens unes crispetes en una mà i un mojito a l’altra.

Abans d’iniciar el viatge has llegit llibres, t’has format: et mantens en òrbita a una distància major a 3 vegades de l’horitzó de successos (sembla ser la distància mínima on les òrbites són estables). Has llegit Breu Història del Temps, del Hawking aquest, i per aquí hi diu que res no pot superar la velocitat de la llum. Ah! I gairebé se t’oblida el més important, saps que l’horitzó de successos és aquella frontera que no convé traspassar, ja que per sortir-ne caldria una velocitat major que la de la llum. Lligues caps amb el que diu Hawking que va dir Einstein respecte de la impossibilitat de superar la velocitat de la llum… Sembla que Mr. X ho té ben negre: cau de cap a l’horitzó de successos.

Mentre s’allunya de tu i s’acosta al forat negre somrius: això s’acaba. Però a mida que s’acosta a l’horitzó de sucessos sembla que, en comptes d’accelerar, frena! Ha de ser una il·lusió òptica. Notes que la gravetat del forat negre, tot i trobar-se tan lluny de tu, t’atrau, així que també l’hauria d’atraure a ell. Com pot ser? Sabies que això dels forats negres era, si més no, estrany. Però d’aquí a imaginar-te això: cada vegada es mou més a poc a poc… de fet ara ja sembla que no és mou. Però l’explicació és senzilla.

Per una banda, resulta que segons el vell rialler del cabell blanc despentinat, l’Einstein, qualsevol massa deforma l’espai al seu voltant. És la típica imatge d’un llençol en la que s’hi posa una pedra: l’espai (el llençol) s’enfonsa a on es troba la massa (la pedra). El cas límit, en que es trenca el llençol, és el d’un forat negre, pel que la llum que prové del senyor X cada vegada triga més temps en escalar per la profunda escletxa que crea en l’espai el forat negre.

Una altra forma de veure-ho és que la gravetat altera el pas del temps. És a dir, que quan un es troba sota els efectes de la gravetat, el “seu temps”, vist des de fora, transcorre més lentament que algú que es trobi sota una gravetat menor. Donat que ell es troba a prop del forat negre, experimenta moltíssima gravetat, fet que ralenteix el seu pas del temps, vist des del teu punt de vista, sàdic observador, que has vist com t’han frustrat els plans.

Tanmateix,un es pot consolar pensant que X no ho veu això: ell sent que s’accelera. De manera que s’apropa al forat negre. Quan travessa l’horitzó no sent res de particular. Però tu  ja saps que a partir d’aquest moment (encara que no el vegis) estarà ben venut. Però X mira al seu voltant i veu llum provinent de fora (la llum no en surt però evidentment que hi entra): la Via Làctia i les estrelles més properes hi destaquen. La caiguda, un cop s’ha creuat l’horitzó de successos varia segons la mida del forat negre: des d’uns llargs minuts (per als forats més grans) a uns pocs segons (per als menys massius).

El final és una miiiiiica tràgic. La gravetat és una força que és major com més a prop es troba un de la massa que crea el camp gravitatori, mentre que s’afebleix quan un és més lluny. A mida que X s’acosta al forat negre comença a notar aquesta diferència de forces. El cap, al estar a una distància menor del forat negre que els seus peus rep una major força que els peus, que experimenten una acceleració menor. Aquestes forces de marea, augmenten a mesura que X s’acosta al forat negre, pel que X sent com si l’estiressin del cap i els peus en sentits oposats. Finalment… sabeu aquelles execucions en què s’estiraven amb cavalls els reus condemnats a mort? La imatge és la mateixa.

I més trista encara. Pel que he explicat, sembla que els àtoms i molècules que constitueixen mai més passaran a formar part de res, ni als arbres, ni als rius, ni a l’aire: quedaran per sempre a l’interior del forat negre. Això últim… em sembla que ara mateix el propi Hawking deu estar cridant, indignat, a la seva cadira.

17 comentaris

  • antoni

    24/12/2010 12:07

    quina posició contemplativa adquireix mx en la seva visió del espai temps a mesura que es absorbit pel forat negre?

    • Xavier Viader

      24/12/2010 20:49

      Què vols dir amb posició contemplativa? Si et refereixes al seu propi punt de vista del que està passant, ell només veu com cau, com nota que s’accelera i com finalment es parteix. Si et refereixes a com ens veu, mentre cau ell, doncs és com si veiés que tot el que ens passa rebobinat ràpid (cap endavant).

  • josep lola

    22/12/2010 2:38

    Això que has dit de que l’observador veu que X es frena al apropar-se a l’horitzó de succesos… En aquest il·lusió òptica crec que també es veuria com els fotons són cada cop menys energètics per tant la imatge desapareixeria per convertir-se en ones d’IR, ràdio…. Correcte?

    • Xavier Viader

      22/12/2010 14:32

      Correcte! Això es pot veure a partir de la freqüència de les ones electromagnètiques (llum) provinent d’X. Com que la llum corre a c (3·10^8 m/s), i l’espai, com més a prop del forat negre, més corbat (més dilatat) es troba (fins arribar a una corbatura infinita a l’horitzó de successos), aleshores tindríem que la distància entre pic i pic o vall i vall de l’ona (la seva longitud d’ona) cada vegada estan més allunyats. I, com molt bé deus saber, una major longitud d’ona correspon a “llum” menys energètica, és a dir, desplaçada al vermell. Així, per exemple, si Mr X porta un braçalet blau, passaríem a veure’l verd, groc, taronja, vermell i el deixaríem de veure, ja que la “llum” rebuda passaria a trobarse a l’Infrarroig proper, mig, llunyà, després a les de ràdio…, totes aquestes últimes indetectables per el nostre ull.
      Moltes gràcies per l’aportació!

  • Arnau Palma

    18/12/2010 23:34

    Molt bon article, Xavier. Felicitats!!

    • Xavier Viader

      20/12/2010 20:01

      Moltes gràcies, Arnau!

      Espero que el proper t’agradi també. Realment em sap greu no haver pogut actualitzar, però espero que en dos dies tingui redactada una altra entrada

  • Joan Codina

    15/12/2010 0:22

    Divertit potser no.. Però s’ha de reconèixer que és una experiència irrepetible i que dóna molt de joc.

    A veure si vaig passant per aquí. Que de blogs de ciència no n’hi ha massa en aquest país.

  • Martí Quer

    12/12/2010 12:13

    Hola Xavier. Tu dius que un forat negre no pot sortir de l’estat de col·lapse, però que passa si s’hi tira molt de combustible? Per exemple, que passaria si una estrella a la qual encara li quedés molta energia s’unís a un forat negre molt més petit que ella? No és possible que es desfés el forat negre?

    M’agradaria poder estudiar física però la meva economia no m’ho permet, així que un blog com aquest em diverteix molt.

    • Xavier Viader

      12/12/2010 21:26

      Hola Martí. Encara que el forat negre absorbís una estrella amb molt de combustible (per exemple, hidrogen) per a realitzar les reaccions nuclears, aquestes no permetrien sortir del col·lapse. De fet, en principi, la densitat a l’interior del forat és tan gran que no poden existir els nuclis atòmics, i aquests es trenquen en partícules fonamentals, i no pas protons i neutrons, sinó en quarks. Així que no hi ha cap manera de compensar aquest col·lapse.
      Per altra banda, encara que es generessin reaccions nuclears al seu interior, els fotons alliberats serien incapaços de sortir (d’aquí és d’on prové el terme forat negre), pel que la massa-energia del forat seguiria creixent per les aportacions de massa provinents de fora.
      Finalment (quin “rotllo” de resposta, no?), caure en un forat negre és més difícil del que sembla, ja que has de llençar-t’hi de cap al seu centre. A poc que un hi caigui desviat, augmentarà la seva velocitat i el passarà fregant, per disminuir la seva velocitat i tornar a caure però sense impactar-hi… bàsicament acabaria “en òrbita”. Aquest fet explica que els forats negres es puguin detectar pels discs d’acreció que es formen per la matèria que hi “orbita”. Al escalfar-se pel fregament amb la matèria que es troba en aquest disc, aquesta emet radiació electromagnètica, en la zona més propera a l’horitzó de successos, raigs-X.
      No sé si he estat massa clar… per a qualsevol dubte, segueixo per aquí.

  • Albert Selva

    11/12/2010 21:27

    Bon article!!! sadico-fisicament graciós i entenedor.

    només un apunt “li dius si es vol venir a un viatge” Sona fatal… el “es” sobra molt…

    SALUT!

    • Xavier Viader

      12/12/2010 21:11

      Gràcies! Tens tota la raó del món, corregit! Crec que hi hauré reflexionat massa…

  • Aleix Valls

    11/12/2010 13:17

    Preferiria tirar al meu pitjor enemic al sol, ha de ser mes espectacular per força!

    bon article.

    • Xavier Viader

      11/12/2010 15:06

      Gràcies! Possiblement sí, llàstima que no el podries mirar directament. Personalment, prefereixo deixar-lo aïllat en un asteroide amb prou oxigen, aigua i aliments com per consumir-s’hi eternament.

  • Omar Habbab

    11/12/2010 5:01

    Clar però també podria ser que el forat negre colapsés, de manera que podria expulsar tota la matèria que ha engol·lit (o gairebé tota), inclòs algun àtom del senyor X, no?

    • Xavier Viader

      11/12/2010 15:04

      Aquest “col·lapse” al que et refereixes és el procés de formació del forat negre. Per al cas de forats negres estel·lars, quan la densitat del que resta de l’estrella després d’una supernova és tan gran que no hi ha cap manera (ni la repulsió nuclear, ni la pressió de degeneració) de contrarrestar la gravetat, es diu que es produeix el col·lapse gravitatori.

      Bàsicament, imaginat l’estrella com un edifici que se sosté gràcies als seus pilars. Si arriba un punt que aquests són incapaços d’aguantar el pes de l’edifici, podríem dir que l’estructura col·lapsa. En el cas d’una estrella s’arriba a aquest punt degut a l’esgotament del combustible nuclear, que al “cremar-se” permetia que s’aguantés tota l’estructura. Per a estrelles prou grans, quan s’acaba aquest combustible, “l’edifici” col·lapsa formant un forat negre.

      Resumint: un forat negre és una regió que ja està col·lapsada.

  • Jordi Marín

    10/12/2010 16:57

    Bon article!! Sóc professor de física i tot just ara estem treballant el camp gravitatori amb la colla de 2n de batxillerat, els hi recomanaré la lectura..

    Moltes gràcies!!

    • Xavier Viader

      11/12/2010 2:02

      Gràcies a tu! Me n’alegro que t’hagi agradat l’article, i espero que els teus alumnes aplicats que hi accedeixin i se’l llegeixin també els hi agradi.

Comenta

*

(*) Camps obligatoris

L'enviament de comentaris implica l'acceptació de les normes d'ús