Esta es tu naturaleza.

Hoy nos vamos de paseo hasta el fondo de ti.

La semana pasada, viajamos muy atrás en el tiempo para desentrañar un poquito de dónde vienes (y vengo, y venimos).

La anterior, viajamos muy lejos en el espacio para descubrir dónde estás (y estoy, y estamos).

Hoy vamos a viajar también muy allá, pero hacia adentro. O sea, muy aquí. Por el camino, trataremos de arrojar un poquito de luz sobre lo que eres (y soy, y somos).

Hay una cosa que debo decirte, honestamente: no lo sabemos todo. Tardaremos aún algún tiempo en saberlo todo, o casi todo. Pero en estos dos o tres siglos que llevamos de método científico, hemos aprendido ya unas cuantas cositas. Más de lo que muchos creen. Pensar que lo sabemos todo sería de una vanidad infinita; pero creer que no sabemos nada es de una ignorancia bastante cañera. Tenemos un muy buen marco de lo que pasa en este universo, muy sólido. Nos falta, sobre todo, el esquema grande; el muy grande. Y profundizar aún mucho más en lo que sabemos. Y, por supuesto, descubrir todas esas cosas nuevas y maravillosas que están esperándonos detrás de cada rincón de la realidad aguardando a que seamos capaces de estudiar un poco más, de aprender un poco más, de pensar y sentir un poquito mejor.

Sin embargo, como te digo, ya no somos tan ignorantes como éramos (porque antes de tener el método científico éramos ignorantes como piedras). En las distancias cercanas, hemos llegado muy, muy hondo. Si me dejas, vamos a ver lo hondo que podemos llegar hoy dentro de ti (y de mí, y de nosotros).

Eres hija de la lluvia.

Decíamos que hace dos semanas viajamos por los senderos de la astronomía y la astrofísica para llegar a nuestro hogar: Universo, Supercúmulo de Virgo, Vía Láctea, Brazo de Oríon, Cinturón de Gould, Sol, Tierra. Etcétera.

Y hace una, recorrimos el largo camino de la biología para alcanzar nuestro origen: homínidos, primates, mamíferos, animales, pluricelulares, biosfera terrestre. Y demás.

¡Vaya! Cualquiera diría que hay un cruce de caminos bastante claro para comenzar a explicarnos a nosotros mismos: la Tierra. Y las dos primeras ciencias que nos permiten hacerlo son la geología y la química. Específicamente, la geología superficial y la química del carbono.

Pues –como ya dije antes en este blog– existimos en una minúscula, delgadísima lámina de realidad entre el abismo abrasador y el cosmos helado: la biosfera terrestre. Resulta difícil enfatizar lo muy pequeño y estrecho que es este lugar: apenas se extiende desde un poco por debajo del fondo de los océanos hasta la zona alta de la estratosfera. En un universo de miles de millones de años-luz, en un planeta con casi trece mil kilómetros de diámetro, eso son sólo cincuenta mil metros, paso arriba, paso abajo.

Todo lo que somos, casi todo lo que amamos, existe en esa estrechísima franja vertical de cincuenta kilómetros. Como de Madrid a Aranjuez. O de Barcelona a Manresa. O de Buenos Aires a Colonia Sacramento. O de Valencia a Burriana. Si fuera horizontal, se podría recorrer de punta a punta con el puñetero metro. O con el cercanías, que lo mismo me da.

Nuestra historia comenzó con la lluvia. Fue el día en que esta Tierra nuestra comenzó a llover los gases producidos durante su formación cuando se sentaron las bases de la vida. De manera muy destacada, un gas relativamente común en el universo que se vuelve líquido por debajo de 100 ºC de temperatura: el agua, resultado de la combinación entre el hidrógeno y el oxígeno. El hidrógeno (específicamente el hidrógeno-1) es el elemento más común de este universo, y la inmensa mayor parte de la materia que se generó durante el Big Bang. Después viene el helio, que es un gas noble y apenas reacciona con otras cosas. Y a continuación el oxígeno (oxígeno-16): el tercero más común de nuestra galaxia. Esta abundancia de hidrógeno y oxígeno, que se combinan fácilmente en forma de H2O, hacen que el agua sea frecuente en nuestro sistema solar y en todas partes en general. Es agua entre el 55% y el 78% de lo que eres, soy, somos.

Así pues, conforme la temperatura del planeta fue descendiendo después de la formación del sistema solar, el vapor de agua alrededor de la Tierra pasó a estado líquido y comenzó a llover. Las depresiones y simas empezaron a llenarse de agua, formando ríos y mares y océanos. Así comenzó nuestra historia.

Pues el agua presenta muchas otras propiedades interesantes, y la más importante de ellas para la vida es su cualidad de disolvente universal a temperaturas planetarias bastante típicas y compatibles con la química del carbono (que es el cuarto elemento más corriente del universo). Son muchos los átomos y moléculas que se dispersan fácilmente por el seno del agua, permitiendo su fácil contacto, interacción y combinación. Así fueron surgiendo en la Tierra (y es de presumir que en muchos otros lugares) moléculas cada vez más complejas.

Entre estas moléculas se encuentran los aminoácidos. Un aminoácido no es mucho más que un átomo de nitrógeno (el séptimo más corriente de la galaxia) y otro de hidrógeno (el más común) enlazados químicamente con oxígeno (el tercero más habitual), carbono (el sexto) y una cantidad variable de átomos menos frecuentes, pero aún así abundantes. Nada fuera de lo ordinario, como vemos: son sólo combinaciones químicas vulgares de los elementos más comunes en nuestro universo, nuestra galaxia y nuestro sistema solar, muy facilitada por hallarse disueltos en el agua líquida de los mares terrestres (y seguramente de muchos más sitios). Glicina, alanina, triptófano, cosas así de sencillas. En las cercanías de los volcanes submarinos, al haber más temperatura y movimiento, estas reacciones se producen de manera extensiva y acelerada; pero en general suceden por todas partes.

Los aminoácidos, con el paso del tiempo, se recombinan a su vez en cadenas de átomos más largas y complejas, que llamamos proteínas. No son especialmente complicadas: sólo largas tiras de aminoácidos enganchados químicamente. Si siguen reaccionando y combinándose durante más tiempo (hablamos de cientos de millones de años), algunas de estas proteínas terminan formando cadenas enormes, muy liosas y relativamente inestables por su misma complejidad. Se rompen con facilidad, a lo largo de sus uniones químicas menos estables. Entonces, los fragmentos desestabilizados tienden a atraer nuevos átomos de esos tan corrientes, con el resultado de formar cadenas nuevas con una forma parecida a la anterior. Una y otra vez.

Eso son ya reacciones biológicas. Eso es la vida.

La vida no son más que estas cadenas moleculares de átomos corrientes en la galaxia rompiéndose y reproduciéndose a sí mismas continuamente dentro de un entorno de agua común. Con el paso del tiempo (más cientos de millones de años) se van volviendo más y más complicadas, estableciendo nuevos tipos de uniones y combinaciones, hasta formar células, seres pluricelulares, plantas, animales, tú y yo y nosotros.

A lo largo de los eones, estas cadenas de átomos corrientes han ido recogiendo por ahí otros más raros (pero aún así, nada infrecuentes). Tu cuerpo y el mío están así formados de los muy vulgares oxígeno (65%), carbono (18%), hidrógeno (10%) y nitrógeno (3%); la mayor parte, en forma de agua (hidrógeno + oxígeno) y bases aminoácidas (nitrógeno, hidrógeno, oxígeno, carbono). El resto de las cosas que hemos ido pillando por ahí a lo largo de la larguísima historia de la vida son calcio (1,5%), fósforo (1,2%), potasio (0,25%), azufre (0,25%), cloro (0,15%), sodio (0,15%), magnesio (0,05%), hierro (0,006%), flúor (0,0037%) y otros cuantos más en cantidades marginales, hasta un total de sesenta elementos sobre los aproximadamente cien que se dan de forma natural en el universo, en la galaxia y en el sistema solar.

En la historia de la vida, las invaginaciones en el abdomen inferior de los seres pluricelulares son muy anteriores a las proyecciones. Cuando esta historia se reproduce en el desarrollo embrionario, como vimos en el post anterior, ocurre lo mismo (¿te has fijado alguna vez en esa especie de costurón o cicatriz que hay a lo largo de los genitales de los chicos, por la parte de abajo? Se llama el rafe, y no es otra cosa que el cierre de la invaginación primigenia –no muy fino; un buen cirujano lo haría mejor–). Como todos tuvimos raja antes que ninguna otra cosa (en la historia de la vida y en nuestra historia personal), y pudimos surgir porque empezó a llover, a mí me gusta decir que todos y todas somos hijas de la lluvia.

Evolución de un embrión humano en el útero materno (semanas 3ª a 8ª).

Eres polvo de estrellas.

Pero, ¿de dónde salieron todos estos átomos y elementos, para que pudieran llegar a ser tan comunes en nuestra galaxia y por tanto en la Tierra?

Aún no sabemos con exactitud cómo se formó el universo. Sabemos que el componente esencial de este proceso de formación fue la explosión total a la que llamamos Big Bang, ocurrida hace ahora unos trece mil setecientos millones de años. Esta explosión sigue sucediendo en la actualidad: a eso se debe la inflación cósmica, que constituye la característica más notable de nuestro universo. Seguimos cabalgando la gran explosión, atenuada después de todo este tiempo pero gran explosión, y seguiremos haciéndolo hasta los momentos finales del universo. En ciencia, es la alta física quien estudia de qué manera pudo ser esto. Y, ¿sabes una cosa? Lo vamos a descubrir. Tardaremos más o tardaremos menos, pero lo vamos a descubrir.

En realidad, empezamos a tener ya una buena idea del proceso a grandes rasgos. Nos falta el detalle fino, y la naturaleza última del mismo. Para llegar hasta ahí, nos faltan tres escalones: una Teoría de la Gravedad Cuántica, una Teoría del Campo Unificado, y finalmente una Teoría del Todo (seguramente sabrás ya a estas alturas que la teoría –a diferencia de lo que cree el lenguaje vulgar– constituye el nivel más alto del conocimiento humano: un conjunto global de leyes demostrables y/o demostradas que explican la totalidad de un fenómeno; quienes dicen cosas como eso sólo son teorías confundiendo teoría con hipótesis o incluso conjetura no hacen sino manifestar su ignorancia).

Tenemos mucha certeza, por ejemplo, de que al mismo inicio del proceso se produjo la aparición de la dualidad entre materia y energía que viene estudiando la mecánica cuántica. Esto sucedió muy pronto, en la primera fracción de segundo, tan proto como cero coma treinta y seis ceros uno segundos (10^-36 s.). O incluso antes, hacia la frontera del Tiempo de Planck. Desde prácticamente los primeros momentos, este universo nuestro fue materia y energía a la vez. La hipótesis más aceptada sobre el modo exacto como esto se produjo es el Mecanismo de Higgs, a través de la llamada popularmente partícula de Dios, partícula-dios o más técnicamente el bosón de Higgs. Según este modelo, el bosón de Higgs debe seguir por aquí después de todo este tiempo, y hemos empezado a buscarlo ya con instrumentos como el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN. Si resolvemos esta cuestión –la naturaleza profunda del vínculo entre energía y materia–, estaremos mucho más cerca de saber cómo empezó todo. Además de abrir el paso a nuevas ciencias energéticas y de materiales que pueden llegar a ser tan sorprendentes como la fusión nuclear podría serlo para alguien de la Edad Media.

Tenemos asimismo mucha seguridad de que la materia formada en estos primeros instantes fue sobre todo hidrógeno. Esto lo estudia también la física, a través de la bariogénesis y la nucleosíntesis primordial. Cuando se completó el surgimiento de nuestro universo, había sobre todo hidrógeno (hidrógeno-1, hidrógeno-2 o deuterio e hidrógeno-3 o tritio) más una pequeña suma de helio (helio-3 y helio-4), litio (litio-6 y litio-7) y berilio (berilio-7 y berilio-8); estos últimos en cantidades despreciables.

No tiene nada de extraño, y de hecho es lo más lógico. Si has seguido los numeritos habrás visto que van del 1 al 7, en proporción cada vez menor. Estos numeritos definen el isótopo exacto del elemento al que hacemos referencia; se trata simplemente del número atómico, es decir, el número de protones en su núcleo. Esta explosión primordial fue muy bruta, muy primario, y sólo pudo formar los siete primeros aglomerando pequeños núcleos de protones y sus correspondientes neutrones: la formación de átomos más grandes, pesados y complejos estaba totalmente fuera de su alcance. Esto, en lo que respecta a la materia bariónica (la materia de la que estamos hechos tú y yo, y casi todo lo que ven nuestros ojos y tocan nuestras manos). Se formó mucha más materia oscura, de la que tenemos buenos motivos para pensar que está constituida por cosas aún más básicas, todavía por descubrir (neutralinos, axiones, neutrinos estériles, WIMPs, etcétera). Y puede que una pequeña cantidad de otra materia no bariónica y materia extraña.

Todo lo cual resulta radicalmente insuficiente para formar algo como el sistema solar, y no digamos ya la vida terrestre. Demasiado básico, demasiado primario.

Por suerte, el hidrógeno primordial comenzó a acumularse, atraído entre sí por su propia gravedad (una característica fundamental de la masa, de la materia). Primero lo hizo en forma de nebulosas, y después terminó concentrándose en determinados puntos, formando esferas de hidrógeno cada vez más y más densas. Al hacerse más densas, aumentó la presión y con ella la temperatura. Hasta tal punto, que comenzaron a encenderse por fusión nuclear. Habían nacido las primeras estrellas. Pronto, conforme más hidrógeno primordial se iba concentrando en estas esferas súper-densas, comenzaron a aparecer por todo el universo. Y el universo se iluminó, con una miríada de estrellas, organizándose como galaxias. Billones y billones de estrellas en cientos de miles de millones de galaxias, consumiendo hidrógeno cada vez más deprisa.

La fusión nuclear se caracteriza por unir dos o más de estos átomos primordiales en otros más complejos, liberando energía en el proceso. Al principio, no mucho más complejos: la reacción de fusión más corriente del universo está compuesta por hidrógeno que se une entre sí, formando helio y algo de litio y berilio. Con lo que no hemos ganado gran cosa.

Sin embargo, una estrella está en equilibrio entre la fuerza hacia adentro ocasionada por su gravedad y la fuerza hacia afuera causada por la fusión nuclear (que es una explosión sostenida). Conforme la estrella va agotando su hidrógeno, como vimos en este otro post sobre los agujeros negros, la energía hacia afuera generada por la fusión nuclear se va disipando, y la gravedad hacia adentro vuelve a ganar la partida. Así, estos soles vuelven a comprimirse sobre sí mismos hasta que alcanzan tanta presión y temperatura que son capaces de fusionar helio (del primordial y del que han ido generando) en vez de hidrógeno. Esta reacción es mucho más interesante para el surgimiento de la vida.

Normalmente sólo produce berilio-8, que es inestable y se vuelve a romper rápidamente en forma de helio, con lo que tampoco hemos ganado gran cosa. Pero si la estrella es lo bastante grande y térmica, como una gigante o supergigante roja, entonces empieza a generar también átomos mucho más grandes y complejos: carbono-12 y oxígeno-16. En grandes cantidades. Un átomo de berilio-8 son sólo dos átomos fusionados de helio-4. Un átomo de carbono-12, tres átomos fusionados de helio-4. Un átomo de oxígeno-16, cuatro átomos fusionados de helio-4. Así de fácil. Esto se conoce como el proceso alfa, mediante el que una estrella de buen tamaño crea un montón de elementos complejos cuyos núcleos atómicos son múltiplos del helio-4.

¿Recuerdas? Hidrógeno, oxígeno, carbono. Ya sólo nos falta el nitrógeno para tener las bases de la vida. En realidad, ya se ha estado formando también durante todo este proceso, mediante el ciclo CNO. En lo que muy bien podría ser el sueño de un alquimista, el hidrógeno primordial transmuta dentro de las estrellas en helio, carbono, nitrógeno, oxígeno y otras muchas cosas. La materia de la vida, la materia que nos compone a ti y a mí, ya se han formado en estas grandes estrellas.

En un determinado momento, estas grandes estrellas estallan en forma de supernovas. Entonces, todos estos átomos son despedidos a inmensas distancias y comienzan a aglutinarse de nuevo en estructuras más pequeñas. En nuevas estrellas y discos de materia a su alrededor, que terminan formando sistemas solares. Sistemas solares como el nuestro, donde puede surgir la vida que conocemos. Excepto el hidrógeno, toda la materia que compone la Tierra y nos compone a ti y a mí surgió en estas grandes estrellas a lo largo de la historia del universo. En acertadísima expresión del genial Carl Sagan, eres, soy, somos polvo de estrellas.

Eres el espejo de Alicia.

Toda esta materia que nos compone existe en este universo como dualidades onda-partícula (es decir: es materia y energía a la vez), que además conserva su memoria y seguirá haciéndolo hasta el fin de los tiempos.

La materia bariónica (esa que podemos tocar, y tocarnos) está compuesta de moléculas y átomos y todo eso. Si seguimos viajando dentro de los átomos y las moléculas que nos forman a ti y a mí, pronto encontraremos un universo cuántico que normalmente no ven los ojos, pero está ahí. Y mucho. Tanto, que constituye nuestra verdadera naturaleza profunda. El universo macroscópico, el que ven nuestros ojos, no es más que la resultante de todos los fenómenos clásicos, relativistas y cuánticos que constituyen su ser.

Todas las partículas subatómicas presentan comportamiento cuántico; cuanto más pequeñas son, más evidente se vuelve. La primera característica de esta naturaleza cuántica es la dualidad: todo se comporta a la vez como onda y como partícula. Como materia y como energía, simultáneamente; su interacción con el resto de la realidad (llamada el observador, término desafortunado porque supone alguna clase de consciencia que no es tal) determina cuándo lo hace de una manera o de otra. Estamos a ambos lados del espejo de Alicia a la vez.

Eres esencia del cosmos.

Estamos formados por moléculas. Nuestras moléculas están formadas por átomos. Los átomos están compuestos por protones, neutrones y electrones. ¿Y de qué están hechos estos protones, neutrones y electrones?

Los electrones son ya una onda-partícula fundamental en sí misma: un tipo de leptón, de la familia de los fermiones. Son los responsables inmediatos de todas las interacciones químicas de las que hemos hablado, cuya naturaleza es esencialmente electromagnética.

El protón y el neutrón son hadrones (también de la familia de los fermiones), pero no son tan fundamentales: están compuestos por quarks, la verdadera onda-partícula fundamental del núcleo atómico. Las partículas del núcleo atómico de toda la materia bariónica (como tú) está compuesta por tres quarks. El protón está formado por dos quarks arriba y un quark abajo; el neutrón, por dos quarks abajo y uno arriba.

Estos quarks y leptones y demás se vinculan entre sí a través de las cuatro fuerzas fundamentales: cromática, electromagnetismo, débil y gravedad. Y estas fuerzas o energías están a su vez vehiculadas por cuatro onda-partículas: el gluón, el fotón, los bosones W y Z e, hipotéticamente, el gravitón. El único que queda por demostrar en estos momentos es el gravitón; la gravedad es una fuerza tan increíblemente débil (aunque no lo parezca) en comparación con las otras tres que su partícula hipotética interacciona muy poquito con la realidad. El LHC del CERN también se dispone a buscar pruebas (aún indirectas) de la existencia del gravitón. Todas tienen un comportamiento muy parecido y obedecen a la teoría de campos clásica y cuántica.

Las especialidades de la física que estudian estas fuerzas fundamentales son la cromodinámica cuántica, la electrodinámica cuántica, el modelo electrodébil y la teoría de la relatividad general. En estos momentos, ya nos ha sido posible unificar en gran medida el electromagnetismo y la fuerza débil, a través de la teoría electrodébil. Cuando logremos unificar las cuatro en una teoría del campo cuántico, estaremos en el último escalón antes de la Teoría del Todo.

Actualmente, sistematizamos estas onda-partículas que constituyen nuestra materia y nuestra energía en el Modelo Estándar (imagen a la izquierda). Este modelo, seguramente, es aún incompleto: hay indicios fuertes para pensar que existen algunas más, o que en realidad forman parte de estructuras más esenciales que todavía se nos escapan. Poco a poco. En todo caso, la materia y la energía que te forman a ti son indudablemente la misma materia y energía que constituyen la totalidad del cosmos. Eres esencia del cosmos.

Eres tú.

Universos paralelos aparte, la probabilidad de que haya surgido o vuelva a surgir alguna vez un ser idéntico a ti es absurdamente baja. Somos muy pequeñitos, muy pequeñitos, muy débiles y muy frágiles, aunque también únicos. Tampoco te crezcas demasiado: todo en este universo es igualmente único, esencia del cosmos, polvo de estrellas, espejo de Alicia, parte indisoluble de la naturaleza de la realidad. Hija de la lluvia, allá donde haya formas de vida parecidas a las nuestras. El mismo viento y la misma lluvia que nos trajo, se nos llevará. Aunque nuestra memoria permanecerá mientras siga existiendo este universo, integrada inextricablemente en el mismo tejido último de la realidad.

Si te ha gustado esta miniserie, es probable que te guste también Hijas de la Lluvia, publicada anteriormente en este mismo blog.

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Esta es tu dirección.

Una carta dirigida a esta dirección te llegará desde cualquier punto del espaciotiempo. Si es que encuentras un servicio postal que las reparta, claro. 

 ¿Crees que conoces la dirección de tu casa? Bien, a lo mejor no. O no la dirección completa, al menos. Por si alguna vez necesitas darle tu dirección postal a un extraterrestre, o conseguir que te entreguen una carta desde cualquier punto del espaciotiempo, estos son los datos que deberías poner en el remitente para que el cartero no se vaya a perder:

Tu calle y número, código postal, ciudad, país.

Tierra, Tercero de Sol.

Nube Interestelar Local, Burbuja Local, Cinturón de Gould, Brazo de Orión.

Vía Láctea, Grupo Local, Supercúmulo de Virgo.

Universo Local, tiempo presente.

¿Los vemos?

Tu calle y número, código postal, ciudad, país.

Bah, esto ya te lo sabes, es muy aburrido y además resulta irrelevante a escala cósmica. Sigamos.

Tierra, Tercero de Sol.

No te sorprenderá saber que vivimos en la Tierra, un planeta rocoso que da vueltas alrededor de una estrella llamada Sol a razón de una vez por año. También sabrás que ocupamos la tercera posición en el sistema solar, después de Mercurio y Venus, y antes que Marte. En realidad, nos encontramos en el sistema solar interior, que termina a la altura del cinturón de asteroides. Todos los planetas del sistema solar interior son rocosos; esto es típico de los planetas pequeños –como el nuestro–, que tienen muy poca masa y por tanto muy poca gravedad para retener grandes atmósferas de gases o líquidos.

Los planetas más grandes conocidos son todos gigantes gaseosos, como Júpiter o Saturno.Dado que están compuestos fundamentalmente de hidrógeno –el elemento primordial, y el más abundante del universo–, si fueran aún más grandes, la enorme presión gravitatoria los haría encenderse por fusión nuclear. Entonces, se convertirían en estrellas. Las estrellas más pequeñas del universo, que se llaman enanas marrones, apenas son como trece veces Júpiter.

Por este motivo, en el universo conocido sólo hay espacio, a grandes rasgos, para dos tipos de planetas: los rocosos –pequeños– y los gaseosos –grandes– (los de líquidos helados se consideran un subconjunto de los gaseosos). Los que son más grandes, como hemos visto, dejan de ser planetas y se transforman en estrellas.

El planeta más grande que conocemos, pero no tan grande como para ser estrella, es WASP-17b en la constelación del Escorpión. Da vueltas alrededor de WASP-17, un sol parecido al nuestro a mil años-luz de aquí. El más pequeño es difícil de decir, pues depende de la definición de planeta que usemos. Plutón, por ejemplo, dejó de ser en 2006 un planeta de pleno derecho; entre otras cosas porque, si reconocemos a Plutón como planeta, habría que reconocer a otros 44 más descubiertos en años recientes (véase la figura de la derecha). Y, realmente, no dan la talla.

Al igual que nuestro planeta es sólo un planeta más, nuestro Sol es también una estrella más. Pertenece al tipo espectral G (exactamente, al G2V), que es bastante común en el universo: aproximadamente una de cada diez estrellas del cielo son así.

Nube Interestelar Local, Burbuja Local, Cinturón de Gould, Brazo de Orión.

Nuestro Sol y nosotros viajamos por el cosmos junto con otros muchos, en torno al centro de nuestra galaxia: la Vía Láctea. En particular, nos movemos por dentro de la llamada Nube Interestelar Local, una acumulación de materia de treinta años-luz de tamaño. Con un súper-deportivo de alta gama a toda velocidad, tardaríamos unos 78 millones de años en atravesarla. Usando el avión de serie más rápido del mundo, once millones de años. Viajando en la nave espacial más rápida de la historia (hasta el momento), unos 128.000 años.

Esta Nube Interestelar Local contiene también a las estrellas más próximas, como Alfa Centauri, Sirio, Procyon, Altair, Vega, Fomalhaut o Arturo. La más próxima de todas es Alfa Centauri, una estrella doble a 4.37 años-luz de aquí. Con la nave espacial mencionada, nos costaría unos 18.660 años llegar hasta ella. Realmente, si queremos hacer algo más allá de nuestro sistema solar, vamos a necesitar alguna manera de viajar más deprisa que en la actualidad. O de acortar el viaje.

La Nube Interestelar Local se encuentra dentro de una estructura mayor: la Burbuja Local. La Burbuja Local es una acumulación de materia aún mayor, procedente de la explosión de una o varias supernovas que estallaron hace entre dos y cuatro millones de años. Pero aunque estemos atravesando ahora mismo la Nube Interestelar y la Burbuja locales, nuestra materia no procede de ellas. Sólo estamos pasando por ahí en este momento de la historia del universo. Entramos hace unos cinco millones de años, y saldremos dentro de otros tantos. Nuestro sistema solar –y la materia que contiene, incluyéndonos a ti y a mí– se formó mucho antes que eso, hace más de 4.500 millones de años.

Nuestra Burbuja Local forma a su vez parte del Cinturón de Gould. El Cinturón de Gould es ya una estructura mucho más compleja y mayor. Es un anillo parcial de estrellas, de unos 3.000 años luz de extensión. ¿Recuerdas aquella nave espacial tan rápida que utilizamos antes? Pues con ella, tardaríamos 12.800.000 años en atravesarlo por completo. Vaya, esto empieza a ser mucho tiempo. Echaremos mano de un concepto para una nave espacial futura, el Proyecto Dédalo, teóricamente capaz de viajar al 12% de la velocidad de la luz: 130 millones de kilómetros por hora. Bien, entonces para atravesar el Cinturón de Gould necesitaríamos veinticinco mil años.

La inmensa mayoría de las cosas que ven tus ojos y los míos en el cielo nocturno están aquí o poco más lejos. Aunque hay algunas excepciones, aquí está el límite general de lo que puede descubrir nuestro ojo desnudo. De las 300 estrellas más brillantes del cielo, por ejemplo, sólo diez están más allá del Cinturón de Gould; y no mucho más allá.

Cinturón de Gould. La línea indicada como 500 PC (500 parsecs) equivale a una distancia al Sol (en el centro) de 1.630 años-luz; es decir, tiene un diámetro de 3.260 años-luz, que son 31.000 billones de kilómetros. (Clic para ampliar)

El Cinturón de Gould es un sector del Brazo de Orión. El Brazo de Orión es la primera gran estructura a la que pertenecemos; grande en sentido galáctico. Es un larguísimo arco estelar de 10.000 años-luz de longitud y 3.500 de ancho. Mucho más del 99% de lo que ven nuestros ojos a simple vista,en una noche normal, está aquí. Muchas personas de ciudad vivirán y morirán sin ver en persona nada más allá del Brazo de Orión, jamás.

(Clic para ampliar)

Vía Láctea, Grupo Local, Supercúmulo de Virgo.

El Brazo de Orión es sólo un brazo menor de nuestra galaxia: la Vía Láctea. Se llama así porque, en las noches muy oscuras y limpias, se distingue a ojo desnudo como una larga mancha lechosa que parte el cielo en dos. Se llama así porque los antiguos griegos pensaban que se trataba de una gota de leche de la diosa Hera, que se le cayó cuando daba de mamar al héroe Heracles. Los indios del pasado, en cambio, la creían el río Ganges celestial. En Asia Central, África y el mundo árabe la consideraban más bien una brizna de paja cósmica.

Hoy en día sabemos que la Vía Láctea es en realidad una galaxia. Las galaxias son gigantescas organizaciones cósmicas compuestas por estrellas, nubes de gas, planetas, polvo, materia oscura y (creemos que) energía oscura, unidos por la atracción de su gravedad en una sola estructura. Nuestra Vía Láctea es una galaxia espiral barrada, que se mantiene estable y gira alrededor de lo que muy probablemente sea un agujero negro supermasivo en su centro (desde nuestro punto de vista, localizado en Sagitario A*).

La Vía Láctea tiene unos 100.000 años-luz de diámetro y aproximadamente 1.000 años-luz de grosor. Sí, es muy delgadita; esto pasa con mucha frecuencia. La materia tiende a agregarse en torno a los objetos con mucha masa bajo la forma de discos de acreción, no esferas. Por eso, los sistemas solares tienden a formarse como planos alrededor de un Sol (el caso del nuestro, por ejemplo); y por eso también, las estrellas con sus sistemas solares suelen organizarse en forma de disco para formar galaxias.

¿Recuerdas la nave espacial Dédalo que propusimos un poco más arriba? Bien, pues con ella nos costaría 883.000 años cruzar nuestra galaxia de punta a punta. Aunque en realidad, estamos a sólo 25.000 años-luz del agujero negro en su centro: un viaje de 208.000 años.

En la Vía Láctea hay entre cien mil y cuatrocientos mil millones de estrellas, como nuestro Sol. Alrededor de muchas de ellas orbitan otros planetas. Y la Vía Láctea orbita en conjunción con otras cincuenta galaxias, formando el Grupo Local. Ahora ya empezamos a hablar de tamaños verdaderamente inmensos.

Las dos galaxias más importantes del Grupo Local son la nuestra y M31 Andrómeda, que a veces puede verse tenuemente a simple vista. Viene hacia nosotros, o nosotros vamos hacia ella –como prefieras– a unos 140 kilómetros por segundo. Chocaremos dentro de unos 2.500 millones de años. Pero seguramente no pasará gran cosa: las distancias entre los cuerpos celestes dentro de una galaxia, como ya hemos visto, son tan grandes que lo más probable es que nos crucemos –o incluso nos fusionemos en una sola– sin impactos significativos.

Nuestro Grupo Local forma parte de una estructura aún mayor: el Supercúmulo de Virgo. El Supercúmulo de Virgo constituye un grupo de grupos monumental, con unos 110 millones de años-luz de diámetro; pero no es sino uno más de los existentes en el universo observable.

Más allá de eso, en las estructuras a gran escala, parece que la materia de este universo tendemos a agruparnos en forma de filamentos y grandes murallas, separados por espacios abismales de vacío.

Universo Local, tiempo presente.

Por múltiples motivos, no tenemos la seguridad de que este sea el único universo existente. De manera muy notable, la Interpretación de los Multiversos de la Mecánica Cuántica propone la existencia posible de cualquier número entre uno y casi-infinitos universos distintos. Así pues, será conveniente informar al servicio cósmico de Correos que estamos en uno en particular, en este, al que llamamos Universo Local... suponiendo, claro está, que no nos estemos dividiendo constantemente en muchos más, con copias de notrosos mismos por todas partes.

Por asegurar la entrega, quizá resulte conveniente recordar finalmente al servicio postal que existimos en un tiempo determinado, en torno al presente. De lo contrario, podría ser que la carta de nuestro amigo extraterrestre nos llegara con un cierto adelanto o retraso... digamos en un tiempo negativo imposible, o cuando el universo esté ya alcanzando la Muerte Térmica.

Y en versión resumida y comprensible en todo este universo...

Sin embargo, todos estos nombres son nombres humanos, que seguramente un servicio de Correos extraterrestres no entendería. Además, lo que es "local" para nosotros –claro– no lo es para otros. Esto es la base más básica de la Teoría de la Relatividad de Einstein. Para escribir menos (aunque un poco más lioso) y además asegurarte de que el cartero interestelar va a entender tu dirección (o la mía) venga de donde venga, podrías poner en el remite lo siguiente a modo de código postal cósmico:

Tu calle y número, código postal, ciudad, país.

Tierra, Tercero de Sol.
1178486506 · 0,2967059728
5320116676 · 3,089232776
792520205 · 1,1868238914

Supercúmulo de Virgo, Universo Local.

¿Y qué son esos números? Pues esos números se corresponden con la frecuencia y posición de tres púlsares, tal y como se perciben desde la Tierra.

¿Y qué es un púlsar? Pues un pulsar es una estrella de neutrones altamente magnetizada que rota sobre sí misma. Y resulta que su enorme masa las convierte en una especie de péndulos ultraprecisos, con lo que emiten en una frecuencia exacta, reconocible desde cualquier lugar. Su señal es tan intensa que pueden detectarse a millones de años-luz de distancia (nosotros los estamos observando ya en Andrómeda). A todos los efectos, constituyen los faros más precisos y notables del cosmos.

La primera cifra de cada grupo se corresponde con la frecuencia en que emiten estos púlsares, expresada en frecuencia de transición del hidrógeno (la característica más notable del átomo más común del universo). La segunda cifra es el ángulo en radianes, según se ve desde la Tierra en el tiempo presente. Mediante triangulación, es posible determinar sin mucha dificultad desde dónde se veían esos púlsares y cuándo. La respuesta es aquí, ahora; esos tres grupos de cifras son como agitar la mano a escala galáctica: "¡eo! ¡soy yo! ¡estoy aquí! ¡y existo ahora!".

Con sólo estos tres datos, cualquier civilización extraterrestre que conozca al menos una ciencia parecida a la nuestra puede ubicar con precisión nuestro lugar en el espaciotiempo desde cualquier lugar de este universo (al menos, mientras esos púlsares sigan existiendo). Esta fue una de las genialidades de Carl Sagan, para las placas de oro con un mensaje destinado a los extraterrestres que viajan a bordo de las sondas Pioneer de espacio profundo. Las catorce líneas en torno al Sol indican la posición no de tres, sino de catorce púlsares notables, evitando así la posibilidad de confusión y permitiendo su regresión durante largo tiempo.

Este es nuestro lugar en el cosmos, hasta donde somos y sabemos hoy en día; tu dirección y la mía en esa inacabable inmensidad que nos hace sentir tan, tan pequeñitos por la sencilla razón de que –efectivamente– somos por el momento así de pequeñitos. ¡Y algunos se creen grandes y hasta elegidos! ¿Te lo puedes creer? ¡Es de chiste!

Ahora que ya hemos aprendido algo de dónde estamos, pronto intentaremos desentrañar de dónde venimos. Y qué somos. Un poquito, por lo menos.

Siguiente: Esta es tu herencia.

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Sobre la permanencia de la memoria cuántica.

La teoría de la información cuántica predice que todo lo que existe y ha existido en el universo

deja una traza indeleble en el tejido del cosmos. Los límites de esta memoria cuántica

constituyen una de las grandes preguntas todavía sin respuesta.

Era la fría mañana del 17 de febrero de 1600, en el Campo de' Fiori de Roma, cuando la Inquisición Papal quemó vivo y con la lengua acerrojada  al científico, filósofo, teólogo y cosmólogo Giordano Bruno. Sus cenizas fueron arrojadas al Tíber e incluyeron todos sus textos en el Índice de Libros Prohibidos, como intentando borrar su recuerdo para siempre. Tan severa condena fue la consecuencia de una acusación por inmoralidad, enseñanzas erróneas, blasfemia, brujería y herejía.

Entre las enseñanzas de Giordano Bruno se contaban la proposición de que la Tierra gira alrededor del Sol, de la infinitud del universo y de la pluralidad de los mundos habitados. Y otra más, relacionada con su interés por la mnemotécnica y frecuentemente olvidada: como resultado del principio de causalidad, el cosmos tiene memoria. Tal afirmación convierte al sabio napolitano en un remoto precursor de la teoría de la información cuántica, actualmente clave para nuestra comprensión de la realidad. Cuatrocientos años después, sabemos que Bruno no sólo tenía razón en esta materia extraordinaria, sino que sus límites constituyen uno de los debates más esenciales de la ciencia contemporánea. Y una de las grandes preguntas aún sin respuesta.

De la memoria universal.

La raíz del asunto es sencilla: el principio de causalidad determina que las causas preceden y son la razón de los efectos, y que los efectos suceden y son el resultado de las causas. Esto es un hecho notorio y central de la realidad, un axioma fundamental que no requiere muchas explicaciones. En todo lo que han visto nuestros ojos y nuestros instrumentos, no consta ninguna excepción.

Si las causas y nada más que las causas son la razón de los efectos, entonces los efectos contienen naturalmente toda la información sobre las causas y la secuencia de causas que los originaron. Está en ellos de manera intrínseca, y por eso se pueden deducir las causas observando sus efectos.

Como todo efecto es a su vez causa de los efectos que suceden después, resulta que el conjunto de sucesos observables en cada presente contiene intrínsecamente la información de todas las causas que los precedieron, hasta el origen del universo. Por ese motivo, observando el universo presente podemos obtener respuestas sobre su historia y sus inicios. Si pudiéramos observar el universo presente a todas sus escalas con instrumentos infinitamente poderosos y precisos, deducir la Teoría del Todo no tendría gran complicación.

En la actualidad, la teoría de la información cuántica contempla este fenómeno de memoria cósmica como parte de la unitariedad, y la ciencia en general, en el contexto de la simetría temporal de las leyes físicas. ¿Y esto qué significa? Esto significa que según todos los indicios existentes, las leyes fundamentales del universo no han variado significativamente desde, al menos, momentos muy tempranos; y si esto es así –que ciertamente lo parece, al menos a partir de la primera billonésima de segundo desde el estado inicial–, entonces el principio de causalidad no ha sido violado en toda la historia del universo. Por tanto, todo lo que exista en cualquier presente es la resultante de todas las causas-efectos anteriores, contiene de manera intrínseca la información sobre todo lo que hubo antes y seguirá haciéndolo hasta... bueno, luego veremos hasta cuándo.

Como consecuencia, cualquier instante del universo contiene toda la información sobre todos los instantes que le precedieron. Y por tanto, cualquier elemento del universo, cualquier cosa que haya permanecido en él, deja una traza indeleble en el tejido de la realidad. Puede decirse que ni la materia ni la energía ni la información se crean o se destruyen, sino que sólo se transforman, ampliando así la Primera Ley de la Termodinámica; que la materia y la energía lo hacen aumentando siempre su entropía total (Segunda Ley de la Termodinámica) pero sin perder su memoria; y además, aproximándose pero sin llegar al cero absoluto (Tercera Ley de la Termodinámica).

La pregunta es: ¿para siempre?

La amnesia del agujero negro.

Echemos un vistazo (es un decir) a los agujeros negros. Por una parte, dado que un sistema cuántico (inclyendo cualquiera de los átomos que constituyen la materia, por ejemplo) se halla en entrelazamiento, podemos encontrarnos con una paradoja curiosa si uno de ellos cae en un agujero negro. El entrelazamiento establece un vínculo de información entre las distintas partes del sistema cuántico, que pueden estar a gran distancia, de manera instantánea (que en la práctica viene siendo a la velocidad de la luz). Cuando una parte del sistema cae en un agujero negro y llega a la singularidad (que lo hará en un periodo limitado de tiempo), su contraparte entrelazada pierde necesariamente la "conexión", y con ella la memoria que pudiera aportar a los efectos que esa contraparte cause a partir de ese momento.

De todas formas, no sabemos aún lo que ocurre realmente dentro de un agujero negro, y menos aún lo que sucede al aplicarle las correcciones cuánticas (necesitamos urgentemente una teoría de la gravedad cuántica, para esto y para muchas otras cosas). Sin embargo, hay otro hecho más notorio de los agujeros negros que permite suponer una pérdida de información: la radiación de Hawking. Si los agujeros negros realmente emiten radiación como predijo Stephen Hawking (y empieza a haber evidencias al respecto vía el efecto Solokov-Ternov) entonces esta radiación ha perdido necesariamente la memoria sobre la materia de donde se originó. Esto se debe a un teorema de nombre bastante divertido, sobre todo hablando de agujeros negros: el Teorema de Ningún Pelo (la propia expresión agujero negro lleva arrastrando su coñita desde que se originó, también entre físicos).

¿Y qué dice este teorema afeitado, digo Teorema de Ningún Pelo? Pues dice que cuando cualquier objeto sufre un colapso gravitatorio, queda definido externamente por sólo tres parámetros clásicos: su masa, su carga y su momento angular. Cualquier otra información que pudiera contener desaparece más allá del horizonte de eventos del agujero negro, y queda inaccesible para el resto del universo (y para cualquier cosa que haya en él). Esto significa, en la práctica, la destrucción de la información contenida en el objeto, incluyendo la de sus causas precedentes.

Sin embargo, es dudoso que esta destrucción se produzca efectivamente. Existen varias vías hipotéticas para que la información se conserve y resulte liberada de nuevo cuando los agujeros negros se disuelvan, dentro de uno seguido de cien ceros de años, aunque ninguna de ellas es sólida aún. Puede que la información se vaya liberando progresivamente durante la evaporación del agujero negro por un mecanismo gravitacional aún no descubierto. Puede que un segundo nanoagujero negro que forme parte del principal, aproximadamente del tamaño de Planck, la almacene y la suelte cuando ambos se disipen (aunque esto violaría la conjetura de Bekenstein). Algún teórico de Cuerdas sugiere una interpretación vinculada a los multiversos, en la que otro universo bebé recibe esta información. Más significativamente, la correspondencia AdS/CFT apunta que la información no tiene por qué resultar destruida.

Todo este asunto dio lugar a una famosa apuesta entre Stephen Hawking, que proponía la desaparición de la memoria cuántica en los agujeros negros como resultado de su radiación de Hawking, y Kip Thorne, que negaba la posibilidad apoyándose en la unitariedad cuántica, un principio bastante demostrado. Finalmente, en 2005, Hawking concedió graciosamente la derrota en base a esta correspondencia AdS/CFT y pagó a Thorne lo apostado: la Enciclopedia Total del Béisbol. Por tanto, la opinión mayoritaria en estos momentos es que las causas preceden a los efectos, los efectos suceden a las causas y la información que contienen no se crea ni se destruye, sino sólo se transforma. La memoria cósmica, que lo recuerda todo y a todos, no se desvanece ni siquiera dentro de los agujeros negros Y así seguirá siendo durante eones incontables.

El Alzheimer de la muerte térmica.

Y entonces, nos encontramos con el último desafío para la vieja enseñanza de Giordano Bruno. Dentro de mucho, mucho, pero muchísimo tiempo, un uno seguido por mil ceros de años, este universo que nos alberga se estará aproximando a la muerte térmica. Dependiendo de la cantidad de materia y energía oscuras que haya en el cosmos, la todopoderosa entropía lo estará llevando a una sobrecogedora inmensidad de nada donde todo se habrá disuelto ya (el Gran Desgarrar y el Gran Helor). O, por el contrario, la gravedad lo estará comprimiendo sobre sí mismo para convertirlo en el Agujero Negro Final: el Gran Colapso donde se sumirá el espacio, el tiempo, la materia, la energía y el calor, bien para dar lugar a un nuevo universo (a través del Gran Rebotar)... o no.

Sea por frío extremo o por temperatura infinita, en cualquiera de estas posibilidades el universo sufrirá la muerte térmica. En el caso del Gran Helor, un inacabable desierto oscuro y baldío de nada, marginalmente sobre el cero absoluto (a 10^-29 K), esencialmente isotérmico y en estado de máxima entropía. En esta tesitura, aún alcanzando ya el estado homogéneo (insisto: dentro de 10^>1.000 años; el universo tiene ahora mismo algo más de 10¹⁰), la información no tiene por qué perderse: como vimos más arriba, la Tercera Ley de la Termodinámica impide que llegue efectivamente al cero absoluto; y mientras tal cosa no ocurra, no es evidente que esta memoria cuántica tenga que desaparecer por mucho tiempo que pase. En la hipótesis opuesta, al ultracomprimirse en un Gran Colapso de temperatura y densidad infinitas (e isotérmicas), resulta difícil concebir de qué manera el agonizante universo mantendría la información de todo lo que en él fue. Y sin embargo, tampoco es imposible por completo. Sólo que aún no hemos llegado hasta ahí, aún no sabemos lo suficiente.

Según todo lo que sabemos, el universo no sólo mantiene en cada instante la traza cuántica de todo lo que en él existe o ha existido, sino que existe una posibilidad muy real de que esta traza sea inviolable por completo y no desaparezca nunca. Eso nos incluye a ti y a mí, y también a Giordano Bruno, cuya última venganza bien podría ser que, según sus enseñanzas erróneas, ni su memoria ni la de nada ni de nadie se desvanecerá jamás. Permanece y permanecerá para siempre a cada instante en cada estado cuántico del universo –que es decir toda la realidad–, durante todo lo que ahora mismo concebimos como eternidad.

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¿Qué pasaría si un agujero negro entrara en el sistema solar?

Nada existe para ser temido. Sólo para ser entendido.
–María Curie.

Por su singularidad, en todos los sentidos, los agujeros negros constituyen uno de los objetos astronómicos que más han cautivado la imaginación del público. Y se oye muchas veces la pregunta: ¿qué sucedería si una de estas rarezas cósmicas se aproximara a nuestro sistema solar, o incluso penetrara en él? Muchos piensan que se nos tragaría sin remisión, ñam. Y sin embargo, no tienen razón. ¿Cómo es eso posible?

Agujeros negros.

Un agujero negro es una región del espacio de donde nada, ni siquiera la luz, puede escapar; los causa una deformación del espaciotiempo debido al colapso gravitacional de una masa. Teóricamente, cualquier cantidad de masa formará un agujero negro si su propia gravedad es capaz de comprimirla sobre sí misma hasta que se vuelva tan pequeña como su radio de Schwarzschild; en el caso del Sol esto serían unos tres kilómetros y, en el de la Tierra, de unos nueve milímetros. En principio, cualquier masa mayor que una masa de Planck podría formar uno; una masa de Planck equivale a unos pocos microgramos.

Sin embargo, los agujeros negros pequeños (llamados microagujeros negros o agujeros negros mecanocuánticos), en caso de existir, tienden a perder materia en vez de capturarla. Este fenómeno se conoce como evaporación de Hawking o radiación de Hawking-Bekenstein (y este es uno de los muchos motivos por los que quienes creían que el LHC iba a destruirnos están equivocados). Alimentar un microagujero negro es como querer llenar una bañera sin fondo: si abrimos el grifo lo bastante, por un momento parecerá que está llena de agua, pero al instante ya no se hallará allí.

Para que un agujero negro llegue a formarse y ser estable, hace falta una masa implicada equivalente más o menos al triple que nuestro Sol, con un mínimo absoluto en una vez y media (en la práctica, si no llega a 2,7 veces el Sol se convertirá en una estrella de neutrones, no un agujero negro). Este es el límite TOV (Tolman-Oppenheimer-Volkoff), que se deriva directamente del Principio de Exclusión de Pauli y del límite de Chandrasekhar para la formación de materia degenerada. Dicho en pocas palabras: ni siquiera toda la masa del sistema solar junta es suficiente como para que llegue a producir un agujero negro estable. El candidato más pequeño a agujero negro que conocemos en la actualidad, XTE J1650-500 en la constelación del Altar, es casi cuatro veces más masivo que el Sol (y el sistema solar).

Los agujeros negros se forman cuando una estrella lo bastante masiva se queda sin combustible y muere. Las estrellas, como nuestro Sol, son fundamentalmente grandes acumulaciones del hidrógeno primigenio concentradas por atracción gravitatoria en una esfera cada vez más compacta y densa. Hay un punto en que la presión (y con ella la temperatura) es capaz de superar la repulsión electrostática entre los núcleos atómicos, y entonces puede comenzar la fusión del hidrógeno y el deuterio primordial. En ese momento la estrella se enciende y equilibra; dicho muy burdamente, la explosión termonuclear constante que padece contrarresta el colapso gravitatorio que la formó. Así, permanece estable durante cientos, miles o decenas de miles de millones de años en forma de una esfera energética; tal cosa es una estrella, un sol. El nuestro se formó junto con la Tierra y el resto de los planetas hace unos 4.500 millones de años, y durará otros tantos.

Durante este proceso, las estrellas más antiguas (llamadas la población III) comenzaron a producir por fusión núcleos atómicos más pesados; todos los elementos hasta el 26 (hierro), incluyendo grandes cantidades de helio que vino a sumarse a su contenido en helio primordial. Conforme las estrellas van consumiendo su hidrógeno, la fusión se debilita. Entonces, la fuerza gravitatoria vuelve a ser más intensa que la explosión sostenida, y comprime el sol hasta un nuevo punto en el que es posible la fusión del helio. A continuación pueden ocurrir tres cosas distintas, dependiendo de su masa.

Las pequeñas (menos de la mitad del Sol, con mucho las más comunes del universo) no tienen masa suficiente como para provocar tanta presión que el helio llegue a encenderse (la fusión del helio sólo se produce a presiones y temperaturas muy altas). Entonces se convierten lentamente en enanas rojas, fusionando lentamente su hidrógeno residual durante billones de años. Algunas pasarán por una fase de enana blanca (con nova o sin nova) y finalmente, dentro de muchísimo tiempo, todas ellas esencialmente se apagarán en forma de enanas negras.

Las de mediano tamaño (más o menos como nuestro Sol) sí pueden causar compresión gravitatoria suficiente como para que el helio fusione. Esto embala la fusión del hidrógeno residual, y entonces la estrella crece y se expande hasta convertirse en una gigante roja. Cuando eso le ocurra a nuestro Sol dentro de cinco mil millones de años, se tragará a Mercurio y Venus y no está claro si también a la Tierra, pero en todo caso ésta resultará abrasada por completo (en realidad el proceso empezará mucho antes: en tres mil millones de años el agua terrestre se habrá evaporado y con ella la vida). Las gigantes rojas consumen su combustible muy rápidamente y además expulsan sus capas exteriores de materia, formando nebulosas, por lo que sólo duran unos millones de años antes de convertirse también en enanas blancas y finalmente apagándose como enanas negras dentro de cantidades abismales de tiempo.

Pero las grandes comienzan a fusionar helio masivamente y entonces se pueden convertir en una diversidad de monstruos cósmicos que normalmente culminan con alguna clase de fenómeno catastrófico. Consumen a toda velocidad el helio y el hidrógeno residual, y las más gigantescas empiezan a hacerlo también con el carbono, el neón, el oxígeno e incluso el silicio que han producido durante las reacciones anteriores; resulta complicado imaginar la clase de densidad y temperatura precisas para fusionar núcleos de elementos como el silicio. Algunas se transforman en subgigantes o gigantes, pero las verdaderamente enormes llegan a formar supergigantes e incluso hipergigantes como VV Cephei A o VY Canis Majoris; si nuestro Sol fuera una de estas, su esfera llegaría casi hasta Saturno.

Se consumen tan deprisa que no viven mucho: unos pocos millones de años (y, cuando empiezan a fusionar silicio, ya sólo les quedan cinco días). Suelen acabar en forma de supernovas: lo que viene siendo una explosión termonuclear de calibre cósmico, más brillante que una galaxia entera. Y cuando lo hacen como una supernova por colapso nuclear, el núcleo residual evoluciona hasta transformarse en una estrella compacta: enanas blancas, estrellas de neutrones, estrellas exóticas o la forma extrema de colapso gravitacional que forma un agujero negro. Otras, las absurdamente gigantescas, pueden implosionar directamente hacia este mismo final.

El candidato claro más cercano para sufrir uno de estos procesos de manera inminente (si es que no ha ocurrido ya y el frente fotónico está en camino) es nuestra vieja amiga Betelgeuse, alfa de Orión. Betelgeuse es una supergigante roja a entre 500 y 640 años luz de distancia, con veinte veces la masa del sol: justo en el borde que le permitiría mantener un núcleo por encima del límite TOV y llegar a convertirse en un agujero negro. Presenta un fenómeno de contracción rápida (el 15% en 17 años, y acelerándose) compatible con el colapso nuclear que conduce a una supernova de tipo II. Pero no nos hagamos ilusiones aún: podría deberse a cualquier otra razón.

¿He dicho hacernos ilusiones? ¿Estoy loco o qué? ¿Una estrella de neutrones o un agujero negro ahí al lado en términos cósmicos y el Yuri se hace ilusiones?

Sí. :-D ¡Sería extraordinario! Lo peor que puede pasar es un brote de rayos gamma, que de todas formas no nos alcanzaría significativamente porque el eje rotacional de Betelgeuse no apunta hacia nosotros. Tendríamos una buena ducha de neutrinos y rayos cósmicos que quizá pudieran llegar a deteriorar algún satélite, un objeto en el cielo tan brillante como la Luna llena durante algún tiempo, y una nueva nebulosa durante una temporada más. Y un montón de respuestas sobre el origen y evolución del universo, junto a otras tantas preguntas nuevas y mejores más. Por lo demás, no te acuestes muy tarde que mañana se trabaja. No pensarás que te ibas a librar sólo porque haya estallado una supernova y se esté formando un posible agujero negro aquí al lado como quien dice, ¿no?

De las fuerzas elementales.

De hecho, ha ocurrido muchas veces. Lo del agujero negro no (¡lástima!), pero lo de las supernovas, sí. Hace 2.800.000 años, cuando nuestros antepasados australopitecos ya andaban por aquí, una detonó lo bastante cerca como para dejar el planeta perdido de hierro-60. En tiempos históricos han estallado muchas.

¿Y con el agujero negro qué hacemos? Mira: a pesar de su aura tenebrosa, un agujero negro es un objeto físico como cualquier otro en este universo. Del horizonte de eventos para fuera, las leyes habituales de la física no se ven afectadas: su comportamiento sigue siendo como el de cualquier otra estrella de similar masa. ¿Y qué es esto del horizonte de eventos?

Cuando un agujero negro se forma y estabiliza por cualquiera de las vías que hemos visto antes, el núcleo colapsado se comprime hasta alcanzar volumen cero y densidad infinita: la singularidad. Esto es difícil de visualizar con la percepción clásica y requiere de la Relatividad; pero es posible, ya lo creo que sí. Se ha hablado mucho de las extrañas anomalías espaciotemporales que un monstruo tan extraño produce o puede producir (en realidad, no lo sabremos verdaderamente hasta que no logremos la teoría de la gravedad cuántica), pero ninguna de ellas sale del horizonte de eventos. De hecho, nada de lo que ocurra dentro del horizonte de eventos puede alcanzar a un observador exterior, ni siquiera la luz: por eso es un agujero negro.

El horizonte de eventos (que a grandes rasgos coincide con el radio de Schwarzschild) es el punto a partir del cual la velocidad necesaria para escapar del agujero negro es superior a la velocidad de la luz; como nada que tenga masa o transporte información puede ir más rápido que la velocidad de la luz, nada en este universo puede escapar de un agujero negro más allá del horizonte de eventos. Sin embargo, más acá, no es más que un astro como otro cualquiera, con su masa original (la densidad es infinita en la singularidad, pero no la masa). Se puede orbitar y existir en general alrededor de un agujero negro. De hecho, es como si la estrella que lo formó siguiera estando allí, sólo que en una forma diferente.

¿Y hasta dónde llega este horizonte de eventos? En los agujeros negros estelares que conocemos, los mayores horizontes de eventos tienen... unos trescientos kilómetros de circunferencia, que vienen a ser cincuenta de radio.

¿Cómo? ¿Sólo cincuenta kilómetros?

Sí, sí, cincuenta kilómetros. Si hubiera un agujero negro como quince soles en el Ayuntamiento de Valencia, estarías fuera del horizonte de eventos llegando a Castellón. Si estuviera en la Puerta del Sol de Madrid, seguirías pudiendo escapar desde Toledo. Si se hubiese establecido en la Plaça de les Glòries Catalanes, te librarías situándote un poquito más allá de Vilanova i la Geltrú. Si nos lo encontráramos formándose en el estadio del Boca Juniors de Buenos Aires, nos situaríamos fuera del horizonte de eventos más o menos por General Rodríguez.

Incluso en el caso de agujeros negros supermasivos como los que se encuentran en el centro de las galaxias, con cientos y miles de millones de masas solares, la distancia de seguridad tras del horizonte de eventos no está mucho más lejos que la órbita de Plutón, y bastante más cerca que Sedna. Si te alejas unos cuantos sistemas solares, es prácticamente irrelevante.

Lo que sí deberías hacer para no caer hacia él, claro, es orbitar a su alrededor igual que orbitarías alrededor de cualquier otro astro de masa similar. Si el agujero negro se deriva (como toca) de una estrella con masa en similar orden de magnitud, entonces el resto del universo más allá de ese pequeñísimo horizonte de eventos, esencialmente, ni se inmuta.

Y entonces, ¿qué pasaría si un agujero negro entrara en el sistema solar?

Pues lo mismo que si se paseara por aquí cerca cualquier otro objeto de masa similar.

Como hemos visto, no hay nada en nuestro sistema solar ni en unos quinientos años-luz a la redonda que pueda convertirse en un agujero negro. La única posibilidad de enfrentarnos a uno de ellos es que se tratara de un agujero negro errante circulando por nuestro brazo galáctico (o, más bien, con nosotros circulando hacia él). La probabilidad de que tal cosa suceda es extremadamente baja, una montaña de ceros después de la coma y antes del uno, pero aún así supondremos que ocurriera, para dar respuesta a la preguntita de marras.

Con tal propósito vamos a utilizar una aplicación llamada PPNCGS (Parameterized Post Newtonian Collisionless Gravity Simulator), desarrollada por el amigo indonesio, otaku y matemático Fendy Sutandio (Orichalc) sobre este estudio de la NASA. Funciona notablemente bien, y nos permite simular con bastante exactitud la interacción gravitatoria entre astros (o cualquier otra masa).

Por simplicidad (y porque si quieres un paper detallado en vez de un post divulgativo, yo necesito dos meses y tú necesitas un talonario de cheques :-D ) cargaremos únicamente los datos del Sol y los nueve planetas tradicionales en una alineación convencional y sin tener en cuenta rarezas orbitales como las de Plutón. Resulta suficiente para una buena aproximación, y he hecho un par de pruebas que me sugieren la conjetura de que los resultados son muy parecidos aunque no incorporemos todos esos detalles.

Ponemos en marcha el simulador y, así, pronto obtenemos las órbitas esquemáticas convencionales de nuestro sistema solar (en la realidad, las de Marte y Mercurio serían un poquito más excéntricas, y la de Plutón notablemente más excéntrica, hasta cruzarse con la de Neptuno; además de inclinada 17º con respecto a la eclíptica). En una proyección a cien años, los planetas más lejanos no tienen tiempo de describir una órbita completa alrededor del Sol:

Muy bien: ya tenemos un modelo gravitacional simplificado de nuestro sistema. Ahora vamos a añadir un agujero negro estelar típico de diez masas solares, al que bautizaremos como Abaddón: el ángel exterminador. Haremos que apunte más o menos hacia la posición actual de la órbita de Saturno, desplazándose a sesenta kilómetros por segundo, procedente del sur celeste para cruzar la eclíptica en ángulo más o menos recto:

Ejecutamos el simulador y...

Oops. Parece que al sistema solar no le ha sentado muy bien. Pero no porque Abaddón haya "succionado" nada en particular, sino debido a la atracción gravitatoria de una masa tan inmensa. Lo mismo habría sucedido si se hubiese tratado de cualquier otro objeto con una masa parecida en vez de un agujero negro. Observamos que el Sol ha salido propulsado hacia el agujero negro, arrastrando a todos los planetas interiores (incluída la Tierra). La perspectiva (y el tamaño que le he puesto a Abaddón) engaña, pues parece que el Sol y los planetas interiores hayan caído directamente en él, con lo que habrían sido absorbidos. Pero en realidad, está pasando por "encima" y se cruzan a millones de kilómetros de distancia en el eje norte-sur:

 Por su parte, los planetas exteriores han resultado despedidos lejos del sistema solar originario; en el caso de Júpiter, después de hacer un extraño quiebro alrededor del Sol y cerca de la Tierra. Saturno se aleja a velocidades enormes. Plutón ha invertido su sentido de traslación.

No obstante, la estabilidad de las órbitas interiores es sorprendente. Veamos con más detalle cómo han quedado durante y después del paso de Abbadón:

Puede verse que las órbitas de Mercurio y Venus han quedado prácticamente incólumes. La de la Tierra es ahora más excéntrica, aproximándose mucho a Venus por uno de sus extremos; aparentemente, sigue dentro de la zona de habitabilidad, por lo que la vida en la Tierra podría proseguir. Incluso la vida humana.
Eso sí, no iba a ser divertido. Grandes mareas provocarían gigantescas inundaciones durante el paso de Abaddón y, en menor medida, de Júpiter; es muy probable que estas mareas afectaran al núcleo, manto y corteza terrestre, provocando intensos fenómenos de vulcanismo. Habría importantes tormentas de meteoritos y asteroides hasta que volvieran a estabilizarse. Los veranos pasarían a ser más calientes y los inviernos más fríos, con los subsiguientes cambios climatológicos, evolutivos y ecológicos. Seguramente, el tiempo sería mucho más severo que en la actualidad. Este resultaría un lugar más inhóspito, pero con bastante probabilidad nada que la vida terrestre no haya enfrentado anteriormente.

Más preocupante es la órbita de Marte, que como vemos ha quedado en trayectoria de colisión con Venus, la Tierra y, sobre todo, Mercurio. Cada año marciano conllevaría una posibilidad de impacto planetario, una especie de ruleta rusa cósmica. Y el problema con Júpiter es muy grave. Se ha quedado "flotando" después de la primera pasada, prácticamente desprovisto de velocidad orbital, por lo que durante los siguientes años caería en una órbita muy elíptica que le llevaría una y otra vez al interior del sistema solar, con un periodo de unos 37-50 años. Veamos lo que ocurre durante el siglo siguiente:

Además de las posibilidades de colisión, sólo podemos especular sobre los efectos de este "martilleo gravitacional" repetitivo sobre los planetas interiores, y los efectos que podría tener sobre la rotación solar (que de todas formas variaría significativamente). También deberíamos considerar los problemas causados por su intensa magnetosfera. Curiosamente, la ausencia de los demás planetas exteriores no tendría mucha importancia (a menos que hagamos caso a los astrólogos). Su influencia real sobre la Tierra y los que estamos en ella es prácticamente irrelevante en la actualidad (y lo ha sido a lo largo de toda la existencia humana), por lo que su desaparición no se notaría de manera significativa más que por la pérdida del escudo anti-cometas que suponen debido a su atracción gravitatoria.

Por supuesto, este no es más que uno de los escenarios potenciales. La gravedad es una fuerza muy débil, la más débil de todas por muchos órdenes de magnitud, y en cuanto su fuente se aleja un poco sus efectos se reducen mucho. Si en vez de apuntar hacia la órbita de Saturno, Abaddón apuntase hacia la de Plutón, sólo se notaría su efecto sensiblemente a partir de Saturno (proyección a cien años):

Puede observarse que las órbitas de Saturno y Urano se han vuelto excéntricas; y las de Neptuno y Plutón, además, elípticas hasta el punto de que el primero llega a aproximarse más al Sol que Júpiter, lo que apunta un riesgo bajo de colisión con este último. Por el contrario, las órbitas de los planetas interiores (Mercurio, Venus, Tierra, Marte) y de Júpiter han quedado intactas pese al tránsito del agujero negro. En este escenario, el principal inconveniente para nuestro planeta podría ser la desestabilización del cinturón de asteroides y las acumulaciones transneptunianas, con el consiguiente riesgo de impactos de meteoritos y cometas. Pero eso sería todo, y a eso hemos sobrevivido muchísimas veces.

Si, por el contrario, Abbadón se dirigiera hacia algún punto entre Marte y Júpiter, el sistema solar está perdido por completo (proyección a un año):

En este escenario extremo, la mayor parte de planetas salen despedidos del sistema solar a alta velocidad. Venus quiere hacerlo, pero se queda sin energía y cae hacia el Sol. Lo mismo le ocurre a la Tierra, congelándose primero en un breve viaje hasta más allá de la (antigua) órbita de Saturno. Llama poderosamente la atención la curiosa estabilidad de la órbita de Mercurio, que apenas se altera un poco con un agujero negro de diez masas solares a menos de ochocientos millones de kilómetros; Mercurio está verdaderamente blocado al Sol.

En todo caso, la probabilidad de que un agujero negro se acerque a nuestro sistema solar es extraordinariamente baja. En el mundo real, no hay tantos Abaddones y los más cercanos se hallan a miles de años-luz de distancia: miles de billones de kilómetros. Además, con los instrumentos actuales detectaríamos las anomalías gravitacionales y relativistas de un "errante" en aproximación cientos, seguramente miles de años antes de que llegara al sistema solar (qué hacer después con tal información es un problema distinto...). Lo cierto es que no ha sucedido desde que la Tierra está aquí (eso es un tercio de la edad del universo), y las probabilidades de que ocurra alguna vez son casi cero. Al menos, mientras aún estas cosas le importen a una especie llamada humanidad.

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