Modelos para explicar cosmología en clase

Publicado el 4 de Noviembre de 2019 | Física y Química

Se dice que la línea recta es el camino más corto entre dos puntos, pero… ¿qué ocurre si ponemos un agujero negro en mitad del recorrido? Explicar, aunque sea de forma básica, lo que es un agujero negro o cómo afecta la gravedad al espacio-tiempo es un reto casi abstracto que puede convertirse en una actividad tangible y muy divertida. Con materiales muy fáciles podemos entender el misterio de los agujeros negros creando un modelo interactivo de agujero negro que nos ayude a desentrañarlo.

Tan sencillo como llevar al aula unas cuantas canicas, tela elástica (puede valer el vendaje para musculatura que se encuentra en las farmacias) y una bola muy pesada (puede ser la de la petanca o una piedra). Con estos elementos tu clase podrá construir un modelo físico de la curvatura del espacio alrededor de un objeto masivo y observar el efecto sobre un objeto menos masivo. Podrán describir qué le ocurre a un objeto que pasa por un pozo de gravedad y analizar qué pasa si la velocidad no es lo suficientemente alta o el pozo es demasiado profundo. De esta forma se pueden presentar al alumnado importantes conceptos astronómicos como la gravedad, los agujeros negros o el espacio-tiempo.

La gravedad es una fuerza de atracción entre objetos. Aunque no se sabe realmente lo que la causa, se sabe que afecta a todo aquello que tiene masa (peso). La proximidad y el tamaño de los objetos son conceptos claves para conocer el funcionamiento de esta fuerza.

Los agujeros negros son regiones del espacio donde la gravedad es tan fuerte que nada puede escapar de ella… ¡ni siquiera la luz! Se forman cuando una estrella masiva se queda sin combustible y es incapaz de soportar todas las capas externas de gas. Si la estrella es lo suficientemente grande (¡25 veces nuestro Sol!), la gravedad hace que se haga cada vez más pequeña y se ‘aplaste’ hasta que su densidad alcance el infinito en un solo punto. Es lo que se llama una “singularidad”.

El espacio está compuesto por 3 dimensiones: arriba-abajo, izquierda-derecha y delante-atrás. Si añadimos la cuarta dimensión, el tiempo, tendremos lo que se llama el continuo espacio-tiempo. Puede sonar extraño, pero imagina que vas a quedar con alguien. Necesitas saber dónde (un lugar en el espacio) vais a veros ¡pero también a qué hora! Albert Einstein fue la primera persona que propuso esta idea del espacio-tiempo, y para visualizar el concepto podemos imaginarlo como una tela elástica de goma.Las bolas o canicas sobre la tela la curvan a su alrededor de forma similar a cómo la materia curva el espacio-tiempo.

Durante o después de la actividad se puede preguntar que describan lo que observan: ¿cómo afectan al espacio-tiempo objetos con diferente masa y gravedad? Si se usara una bola menos masiva, ¿cómo cambiaría el comportamiento de las canicas? ¿Y de la misma masa? ¿Cómo distorsionan el espacio-tiempo? ¿Cómo funcionan las pérdidas de energía en el sistema? Si se lanzan las canicas con más fuerza, ¿qué pasaría?

En este vídeo del Observatorio Europeo Austral (ESO) se muestran datos reales obtenidos de estrellas orbitando un agujero negro… ¡es impresionante!

Por Marta Seror