Si la luz no tiene masa, ¿cómo la capturan los agujeros negros?

Esta es una de esas preguntas simples que tiene respuestas complejas.

Si, efectivamente la luz no tiene masa, y por lo tanto la gravedad no debería de afectarle. Pero eso ocurre solo si pensamos en la gravedad como en una “fuerza de atracción” que trabaja por así decirlo como un “imán de materia”.

Pongamos mentalmente este escenario. Tenemos un “imán de gravedad”. Un objeto que atrae a los demás (todo objeto con masa de hecho lo es). Según las leyes de Newton que usamos desde hace mucho eso ocurre así, pero la luz no es afectada porque carece de masa.

Pero nuestro “amigo” Newton solo tenía razón a medias. La gravedad hace algo mas que atraer objetos entre si, también deforma el espaciotiempo.

Aquí es donde para empezar a entender el “porque” debemos de introducir un concepto “rarito”: El espaciotiempo. El espacio que conocemos es algo que no parece que necesite mucha explicación. Tiene alto, ancho y profundidad y vamos además a combinarlo con el tiempo. No entraremos a ver los aspectos mas curiosos de esta mezcla, nos conformaremos con “visualizar” un cubo “vacio”

Pues uno de los efectos de la gravedad es que deforma ese mismo espacio. Lo mas típico es usar la analogía de una membrana plana de goma, y este ejemplo es válido siempre que recordemos que estamos observando una simplificación en dos dimensiones de algo que tiene tres.

Bien, esto nos dice algunas cosas, pero hay que pensar que el espacio deformado no es que “haga pendientes”, es que cambia lo que se conoce como la métrica del espacio. Imaginemos ese espacio como una cuadricula pintada sobre el mismo. La gravedad hace que esos cuadrados ya no sean “cuadrados”. Algunos de sus lados ahora son mas largos y otros no.

Pero la luz sigue siempre el camino mas corto entre dos puntos. Es decir: viaja en línea recta en todas direcciones. Esto parece obvio ¿no?. La luz sigue el camino mas corto del mismo modo que el agua de un río sigue el camino “cuesta abajo”.

Pues la luz cuando pasa junto a un objeto con masa, sigue esa métrica recorriendo el camino mas corto, pero ahora ese camino mas corto resulta ser desde nuestra perspectiva una curva. Esto puede parecer a primera vista raro, pero piensa que sin ir mas lejos, la navegación aérea y marítima usa cálculos de geometría curva para trazar sus rutas y que las que usan no son “rectas” sobre dos dimensiones, sino curvas

Ahora imagina en esa lámina de goma un objeto tan pesado que la goma se hunda hasta que “se rompe”. La luz cae en ese foso y simplemente no puede salir de ella.

Esta es una representación simple de algo que no lo es tanto, pero básicamente es así como funciona. La luz sigue un camino recto, pero esa recta es deformada por la gravedad. Cuando esta tan deformada que no hay salida posible tienes un agujero negro.

No es que la luz “sea atraída por la gravedad”. Es que la luz sigue un camino recto en el espaciotiempo, y este es deformado hasta el extremo en el que no hay camino de salida.

Claro, esto es una explicación simplista y la realidad tiene complejidades añadidas a esta idea, pero en términos básicos y generales es lo que ocurre.