Cuando Einstein escribió su teoría general de la relatividad, encontró una nueva forma de describir la gravedad. No era una fuerza, como había propuesto Sir Isaac Newton, sino una consecuencia de una distorsión en el espacio y el tiempo, concebida en su teoría como “espacio-tiempo”. Según Einstein, la materia y la energía existen en un contexto de espacio y tiempo. Hay tres dimensiones espaciales (hacia atrás-adelante, izquierda-derecha y arriba-abajo) y una dimensión de tiempo (que fluye a un segundo por segundo). Los objetos distorsionan la estructura del espacio-tiempo en función de su masa: los objetos más masivos tienen un efecto mayor.
Así como una bola de boliche colocada en un trampolín estira la tela y hace que se hunda o se hunda, los planetas y las estrellas deforman el espacio-tiempo, un fenómeno conocido como el ‘efecto geodésico’. Una canica que ruede por el trampolín se arrastrará inexorablemente hacia la bola de boliche. Así, los planetas que orbitan alrededor del Sol no están siendo arrastrados por el Sol; están siguiendo la deformación curva espacio-tiempo causada por el sol. La razón por la cual los planetas nunca caen al Sol se debe a la velocidad a la que viajan. El astrofísico, John Achibald, que acuñó el nombre de “Agujero negro”, lo dijo sucintamente: “la materia le dice al espacio-tiempo cómo curvarse, y el espacio-tiempo le dice a la materia cómo moverse”.
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Schwarzschild se dio cuenta de que la velocidad de escape de la superficie de un objeto depende tanto de su masa como de su radio. Por ejemplo, la velocidad de escape de la Tierra es de aproximadamente 11.2 kilómetros por segundo, esta es la velocidad que debe alcanzar un cohete antes de que pueda salir de la Tierra en un viaje a la Luna o planetas más distantes. Sin embargo, la velocidad de escape de la Luna es de solo 2.4 kilómetros por segundo porque la Luna tiene un cuarto del tamaño de nuestro planeta y posee solo un poco más del 1% de su masa. Pero, si la naturaleza puede hacer que el radio de una masa dada sea lo suficientemente pequeño, la velocidad de escape aumentará hasta que alcance la velocidad de la luz, o 300,000 kilómetros (186,000 millas) por segundo. En ese punto, ni la materia ni la radiación pueden escapar de la superficie del objeto. Además, las fuerzas atómicas o subatómicas se vuelven incapaces de sostener el objeto contra su propio peso. Por lo tanto, el objeto colapsa en un punto infinitesimal: el objeto original desaparece de la vista y solo queda su gravedad para marcar su presencia. Como resultado, crea un pozo sin fondo en la estructura del espacio-tiempo.
Los científicos ahora se refieren a un objeto con volumen cero pero toda su masa como una singularidad. Schwarzschild también explicó que una singularidad estaba rodeada por un límite gravitacional esférico que atrapaba para siempre cualquier cosa que se aventurara dentro. Este límite se llamó horizonte de eventos. Presentó una fórmula que permitió calcular el tamaño de un horizonte de eventos. Esto ahora se conoce como el radio de Schwarzschild y marca el borde de un pozo sin fondo en el espacio-tiempo. Aventúrate más allá del límite y nunca volverás.
