Los agujeros negros , objetos cuya gravedad es tan fuerte que nada, incluida la luz, puede escapar de ellos, han sido representados en la ficción al menos desde la era pulp de la ciencia ficción , antes de que se acuñara el término agujero negro . Una representación común en ese momento era la de los agujeros negros como peligros para los viajeros espaciales, un motivo que también ha vuelto a aparecer en obras posteriores. El concepto de agujeros negros se hizo popular tanto en la ciencia como en la ficción en la década de 1960. Los autores rápidamente aprovecharon el efecto relativista de la dilatación del tiempo gravitacional , por el cual el tiempo pasa más lentamente cerca de un agujero negro debido a su inmenso campo gravitatorio. Los agujeros negros también se convirtieron en un medio popular de viaje espacial en la ciencia ficción , especialmente cuando la noción de agujeros de gusano surgió como una forma relativamente plausible de lograr viajes más rápidos que la luz . En este concepto, un agujero negro está conectado a su opuesto teórico, un llamado agujero blanco , y como tal actúa como una puerta de entrada a otro punto en el espacio que podría estar muy distante del punto de entrada. De manera más exótica, el punto de emergencia se representa a veces como otro punto en el tiempo (lo que permite viajar en el tiempo ) o incluso como un universo completamente diferente .
También aparecen representaciones más fantasiosas de agujeros negros que no se corresponden con sus propiedades conocidas o predichas. Como nada dentro del horizonte de sucesos —la distancia desde el agujero negro donde la velocidad de escape excede la velocidad de la luz— puede observarse desde el exterior, los autores han tenido libertad para emplear licencias artísticas al representar el interior de los agujeros negros. Un pequeño número de obras también retratan a los agujeros negros como seres sensibles.
Además de los agujeros negros de masa estelar , los agujeros negros supermasivos y, especialmente, los microagujeros también hacen apariciones ocasionales. Los agujeros negros supermasivos son una característica común de la ópera espacial moderna . Los temas recurrentes en las historias que representan a los microagujeros negros incluyen la propulsión de naves espaciales , la amenaza o la causa de la destrucción de la Tierra y el servicio como fuente de gravedad en los asentamientos en el espacio exterior .
Prácticamente toda la física gravitacional puede entenderse mediante la teoría newtoniana . En lo que respecta a la astrofísica del mundo real , la excepción más importante a esta regla es la existencia de los agujeros negros. Probablemente no sea coincidencia que los agujeros negros sean, con diferencia, los fenómenos astrofísicos más populares de la ciencia ficción .
Andrew May, Cómo funciona realmente la física espacial: lecciones de ciencia ficción bien construida [1]
El concepto general de agujeros negros , objetos cuya gravedad es tan fuerte que nada, incluida la luz, puede escapar de ellos, fue propuesto por primera vez por John Michell en 1783 y desarrollado aún más en el marco de la teoría de la relatividad general de Albert Einstein por Karl Schwarzschild en 1916. [2] [3] [4] [5] La atención científica seria permaneció relativamente limitada hasta la década de 1960, la misma década en la que se acuñó el término agujero negro , [a] aunque objetos con las características generales de los agujeros negros habían aparecido en la ficción décadas antes durante la era pulp de la ciencia ficción. [2] [3] [4] [5] [6] Ejemplos de esto incluyen la novela de EE Smith de 1928 The Skylark of Space con su "sol negro", el cuento de Frank K. Kelly 1935 "Starship Invincible" con su "Agujero en el espacio", y el cuento de Nat Schachner de 1938 "Negative Space", todos los cuales retratan los agujeros negros avant la lettre como peligros para los viajeros espaciales. [2] [3] Trabajos posteriores que sin embargo son anteriores a la adopción de la terminología actual incluyen el cuento de Fred Saberhagen de 1965 "Masque of the Red Shift" con su "hipermasa" y el episodio de Star Trek de 1967 " Mañana es ayer " con su "estrella negra". [4] [6]
Una vez que los agujeros negros ganaron popularidad, muchos de los primeros trabajos que los presentaban se centraron en el concepto de dilatación del tiempo gravitacional , por el cual el tiempo pasa más lentamente cerca de un agujero negro debido a los efectos de la relatividad general. [3] [5] Una consecuencia de esto es que el proceso de cruzar el horizonte de eventos (la distancia desde el agujero negro donde la velocidad de escape excede la velocidad de la luz ) parece tomar una cantidad infinita de tiempo para un observador externo. [4] [7] En el cuento de Poul Anderson de 1968 "Kyrie", un grito telepático de un ser que cae en un agujero negro se prolonga por la eternidad. [4] [7] [8] De manera similar, una nave espacial parece inamovible para siempre en el horizonte de eventos en el cuento de Brian Aldiss de 1976 "El alma oscura de la noche", [3] [7] y en la novela Gateway de Frederik Pohl de 1977 , un astronauta se siente atormentado por la culpa del sobreviviente por la muerte de sus compañeros durante un encuentro con un agujero negro, agravado por el proceso que parece seguir en curso. [4] [7] Las secuelas posteriores en la Saga Heechee de Pohl , desde la novela de 1980 Más allá del horizonte de eventos azul en adelante, retratan la dilatación del tiempo siendo explotada por extraterrestres que residen cerca de un agujero negro para experimentar el paso del tiempo más lentamente que el resto del universo; [2] [4] [5] [9] Otros extraterrestres hacen lo mismo en el cuento de David Brin de 1984 " The Crystal Spheres " mientras esperan que el universo esté más lleno de vida, y en la novela de Alastair Reynolds de 2000 Revelation Space , lo hacen para esconderse. [10] En el cuento de Bill Johnson de 1982 "Meet Me at Apogee", se comercializan los viajes a varios niveles de dilatación del tiempo, utilizados por personas con enfermedades incurables, entre otros. [10] En la película de 2014 Interstellar , un planeta orbita un agujero negro tan cerca que experimenta una dilatación del tiempo con un factor de aproximadamente 60.000 en relación con la Tierra. [6] [11]
Los agujeros negros también han sido representados como formas de viajar a través del espacio. [5] [7] [12] [13] En particular, a menudo sirven como un medio para lograr viajes más rápidos que la luz . [3] [5] [7] [13] El mecanismo propuesto implica viajar a través de la singularidad en el centro de un agujero negro y emerger en algún otro lugar, quizás muy distante, en el universo. [5] [7] Más exóticamente, el punto de emergencia se representa ocasionalmente como otro punto en el tiempo, lo que permite el viaje en el tiempo , o incluso un universo completamente diferente . [1] [5] [14] Para explicar por qué el inmenso campo gravitacional del agujero negro no aplasta a los viajeros y sus naves, los autores a veces invocan las propiedades teorizadas especiales de los agujeros negros giratorios ; [5] [7] los astrofísicos Steven D. Bloom y Andrew May argumentan que las fuertes fuerzas de marea serían, sin embargo, invariablemente fatales, y May señala específicamente la espaguetificación . [1] [14] Según The Encyclopedia of Science Fiction , las primeras historias que empleaban agujeros negros para este propósito tendían a usar terminología alternativa para ofuscar los problemas subyacentes. [5] Así, la novela de 1974 de Joe Haldeman The Forever War , donde se utiliza una red de agujeros negros para la guerra interestelar, los llama " colapsares ", mientras que el cuento de 1972 de George RR Martin "The Second Kind of Loneliness" tiene un "vórtice de espacio nulo". [5] [10] [12]
La especulación de que los agujeros negros podrían estar conectados a sus opuestos hipotéticos, los agujeros blancos , siguió pronto; la disposición resultante se conoce como agujero de gusano . [2] [3] [15] [16] Los agujeros de gusano atrajeron a los escritores debido a su relativa plausibilidad teórica como medio de viaje más rápido que la luz, [7] y se popularizaron aún más por obras especulativas de no ficción como el libro de Adrian Berry de 1977 The Iron Sun: Crossing the Universe Through Black Holes . [3] [5] Los agujeros negros y los agujeros de gusano asociados rápidamente se volvieron comunes en la ficción; según el erudito en ciencia ficción Brian Stableford , escribiendo en la obra de 2006 Science Fact and Science Fiction: An Encyclopedia , "los agujeros de gusano se convirtieron en el modo más de moda de viaje interestelar en las últimas décadas del siglo XX". [3] [5] La novela de Ian Wallace de 1979 Heller's Leap es un misterio de asesinato que involucra un viaje a través de un agujero negro. [5] [17] La novela de Joan D. Vinge de 1980, La reina de las nieves, se desarrolla en un planeta circumbinario donde un agujero negro entre las estrellas binarias sirve como puerta de entrada entre el sistema y el mundo exterior, [5] [12] [18] mientras que la novela de Paul Preuss de 1980, Las puertas del cielo, y su continuación de 1981, Re-Entry, presentan agujeros negros que se utilizan para viajar a través del espacio y el tiempo. [3] [4] [19] En la película de anime de 1989 Garaga , la colonización humana del cosmos es posible gracias a portales interestelares asociados a agujeros negros. [20] La Tierra entera es transportada a través de un agujero de gusano en la novela de Roger MacBride Allen de 1990, El anillo de Caronte . [3] [5] Los viajes entre universos se representan en la novela de 1991 de Pohl y Jack Williamson Los cantantes del tiempo , [5] el concepto había hecho anteriormente una aparición más fantasiosa en la película de 1975 La invasión de las arañas gigantes , donde las arañas del título llegan a la Tierra a través de un agujero negro. [4] [21] En la película de 2009 Star Trek , un agujero negro creado para neutralizar una supernovaLa amenaza tiene el efecto secundario de transportar dos naves espaciales cercanas al pasado, donde terminan alterando el curso de la historia . [6] En la novela de 2012 de la escritora de ciencia ficción boliviana Giovanna Rivero , Helena 2022: La verdadera crónica de un naufragio en el tiempo , una nave espacial termina en la Italia de 1630 como resultado de un encuentro accidental con un agujero negro. [22]
Los agujeros negros no tienen por qué tener necesariamente una masa estelar ; el factor decisivo es si contienen suficiente masa en un espacio lo suficientemente pequeño: el radio de Schwarzschild . [1] [5] [6] [14] El principal mecanismo de formación de un agujero negro es el colapso gravitacional de una estrella masiva , pero se han planteado otras hipótesis sobre su origen, incluidos los llamados agujeros negros primordiales que se formaron poco después del Big Bang . [1] [12] [14] En teoría, los agujeros negros primordiales podrían tener prácticamente cualquier tamaño concebible, aunque los más pequeños ya se habrían evaporado debido al efecto mecánico cuántico conocido como radiación de Hawking . [1] [3] [5] [12]
El concepto de microagujeros negros fue teorizado por primera vez en la década de 1970 y rápidamente se hizo popular en la ciencia ficción. [4] [5] [12] En el cuento de Larry Niven de 1974 " The Hole Man ", un agujero negro microscópico se utiliza como arma homicida explotando los efectos de las mareas a corta distancia, [1] [3] [10] y en el cuento de Niven de 1975 " The Borderland of Sol ", uno es utilizado por piratas espaciales para capturar naves espaciales. [4] [10] [12] Los agujeros negros pequeños se utilizan para impulsar la propulsión de naves espaciales en la novela de Arthur C. Clarke de 1975 "Imperial Earth " , el cuento de Charles Sheffield de 1978 "Killing Vector" y la película de 1997 Event Horizon . [2] [3] [5] [10] [13] Los agujeros negros artificiales que se crean involuntariamente en instalaciones nucleares aparecen en el cuento de Michael McCollum de 1979 "Scoop" y en la novela de Martin Caidin de 1980 Star Bright . [2] [3] En la novela de David Langford de 1982 The Space Eater , un pequeño agujero negro se utiliza como arma contra un planeta rebelde. [2] [3] [23] La Tierra está en peligro por agujeros negros en miniatura en la novela Artifact de Gregory Benford de 1985 , la novela The Doomsday Effect de Thomas Thurston Thomas de 1986 y la novela Earth de Brin de 1990 , y la destrucción del planeta de esta manera forma parte de la historia de fondo en la novela Hyperion de Dan Simmons de 1989 , [2] [3] [4] mientras que la destrucción de la Luna por un pequeño agujero negro se representa en el cuento de Paul J. McAuley de 1990 "How We Lost the Moon" y se sospecha que ocurrió en la novela Seveneves de Neal Stephenson de 2015 . [2] [5] [10] Los pequeños agujeros negros se utilizan como una forma de proporcionar una especie de gravedad artificial al colocarlos dentro de estructuras habitadas o asteroides asentados en la novela de Sheffield de 1989 Proteus Unbound , la novela de Reynolds de 2008 House of Suns y la novela de Iain M. Banks de 2010 Surface Detail .[2] [5] El material que da título a la novela de Wil McCarthy de 2000, The Collapsium, está formado por una red de microagujeros negros y hace posible la teletransportación . [3] [4] [5] [13]
En el extremo opuesto del espectro, los agujeros negros pueden tener masas comparables a la de una galaxia entera . [1] Se cree que existen agujeros negros supermasivos , con masas que pueden superar los miles de millones de veces la masa del Sol , en el centro de la mayoría de las galaxias . [5] [14] Los agujeros negros suficientemente grandes y masivos tendrían una densidad promedio baja y teóricamente podrían contener estrellas y planetas intactos dentro de sus horizontes de sucesos. [ 5] [12] Un agujero negro enorme pero de baja densidad de este tipo aparece en la novela Galaxies de Barry N. Malzberg de 1975. [9] [12] En Galactic Center Saga de Benford , comenzando con la novela de 1977 In the Ocean of Night , la vecindad del agujero negro supermasivo en el centro galáctico de la Vía Láctea es un destino atractivo para las civilizaciones espaciales debido a la alta concentración de estrellas que pueden servir como fuentes de energía en la región; Un uso similar se encuentra para un agujero negro de tamaño regular en el cuento de Benford de 1986 "Tan grande como el Ritz", donde su disco de acreción proporciona abundante energía solar para un hábitat espacial. [2] [3] [24] La novela de McAuley de 1991, Eternal Light, implica un viaje al agujero negro supermasivo central para investigar una estrella hiperveloz en una trayectoria hacia el Sistema Solar . [3] [25] [26] Dice The Encyclopedia of Science Fiction , "el inmenso agujero negro en el núcleo galáctico se ha convertido casi en un cliché de la ópera espacial contemporánea" , como la novela Incandescence de Greg Egan de 2008. [5]
El motivo de la era pulp de los agujeros negros que representan un peligro para los viajeros espaciales resurgió décadas después tras la popularización de los agujeros negros en la ficción. [2] [3] En el episodio de 1975 de Space: 1999 " Black Sun ", uno amenaza con destruir la Luna mientras viaja por el espacio ; el episodio fue uno de los incluidos en la novelización de 1975 de Edwin Charles Tubb , Breakaway . [2] [14] [27] En el cuento de 1976 de Isaac Asimov " Old-fashioned ", los astronautas suponen que un objeto invisible que los mantiene en órbita debe ser un agujero negro de tamaño modesto, que ha causado estragos en su nave espacial a través de fuerzas de marea. [1] En la novela Cinnabar de 1976 de Edward Bryant , una computadora se autodestruye al entrar intencionalmente en un agujero negro. [2] [4] En el cuento de Mildred Downey Broxon de 1978 "Singularity", los científicos estudian una civilización en un planeta que pronto será destruido por un agujero negro que se aproxima. [3] [28] El cuento de John Varley de 1978 "The Black Hole Passes" describe un puesto de avanzada en la nube de Oort que está en peligro por un pequeño agujero negro. [3] [10] [29] En el cuento de Stephen Baxter de 1993 " Pilot ", una nave espacial extrae energía de la ergosfera de un agujero negro giratorio para ampliar su horizonte de eventos y hacer que un perseguidor caiga en él. [3] [10] Los agujeros negros también aparecen como obstáculos en el videojuego de 2007 Super Mario Galaxy . [30]
Los agujeros negros han sido representados con distintos grados de precisión en relación con la comprensión científica de ellos. Debido a que lo que hay más allá del horizonte de sucesos es desconocido y, por definición, inobservable desde el exterior, los autores han tenido la libertad de emplear licencias artísticas al representar el interior de los agujeros negros. [5] [11] [13] La película de 1979 The Black Hole , conocida por su representación inexacta de las propiedades conocidas de los agujeros negros discernibles desde el exterior, representa el interior como un lugar de otro mundo que lleva el sello de las concepciones cristianas del más allá . [3] [4] [9] [11] En la novela de Benford de 1990 Beyond the Fall of Night , una secuela de la novela de Clarke de 1948 Against the Fall of Night , el interior de un agujero negro se utiliza como prisión, un papel que también cumple en la historia del cómic de Superman de 1985 de Alan Moore y Dave Gibbons " For the Man Who Has Everything ". [2] [5] Las formas de vida extraterrestres habitan el interior de un agujero negro en la novela de McCarthy de 1995, Flies from the Amber . [2] [3] Las expediciones a los agujeros negros para explorar el interior se describen en el cuento de Geoffrey A. Landis de 1998 "Approaching Perimelasma" y en el cuento de Egan de 1998 " The Planck Dive ". [4] [10]
De la misma manera que las estrellas (y, en menor medida, los planetas) han sido antropomorfizadas como seres vivos y pensantes, también lo han sido los agujeros negros. [2] [31] Un agujero negro inteligente y parlante aparece en el cuento de Varley de 1977 "Lollipop and the Tar Baby". [2] [4] [5] [32] En Proteus Unbound de Sheffield , se determina que los agujeros negros microscópicos contienen inteligencia a través de señales que emanan de ellos. [2] [4] [5] [33] En la novela Eater de Benford de 2000 , un agujero negro que es consciente como resultado de interacciones electromagnéticas en su disco de acreción busca devorar el Sistema Solar. [2] [4] [5] [13]
