Interestelar: Desentrañando la Ciencia en la Película de Christopher Nolan

La película “Interestelar” dirigida por Christopher Nolan, ha sido aclamada tanto por el público como por la crítica. Su visión única sobre la ciencia ficción y la exploración del espacio ha cautivado a millones de espectadores en todo el mundo. La película, protagonizada por Matthew McConaughey y Anne Hathaway, nos transporta a un futuro no muy lejano en el que la humanidad se enfrenta a la extinción y busca desesperadamente un nuevo hogar en el espacio. Sin embargo, lo que hace que “Interestelar” sea aún más fascinante es la precisión científica con la que aborda conceptos como los agujeros negros, la relatividad del tiempo y la teoría de la relatividad general de Einstein. En este artículo, exploraremos en detalle la ciencia detrás de “Interestelar” y cómo Christopher Nolan logró capturarla de manera tan magistral en la pantalla grande.

El contexto científico de la película

La película comienza en un futuro distópico en el que la Tierra está al borde de la extinción debido a la escasez de recursos y las consecuencias del cambio climático. En este contexto, un grupo de astronautas es enviado en una misión interestelar para encontrar un nuevo planeta habitable que pueda albergar a la humanidad. La misión se basa en la existencia de un agujero de gusano cerca de Saturno, que permite viajar a otra galaxia donde hay potenciales planetas candidatos. El agujero de gusano fue supuestamente creado por una misteriosa inteligencia superior, que también envió una serie de datos sobre los planetas a través de un agujero negro llamado Gargantúa.

La teoría de que el tiempo puede ser manipulado a través de agujeros de gusano es fundamental en la trama de la película. Este concepto, basado en la teoría de la relatividad general de Einstein, es explorado en detalle a lo largo de la historia, lo que genera una profunda reflexión sobre la naturaleza del tiempo y el espacio. La teoría de la relatividad general describe cómo la gravedad afecta al espacio-tiempo, que es la estructura que une las cuatro dimensiones de la realidad: tres espaciales y una temporal. Según esta teoría, la gravedad es el resultado de la curvatura del espacio-tiempo producida por la presencia de masa o energía. Cuanto mayor es la masa o la energía, mayor es la curvatura y, por tanto, mayor es la gravedad. Esto implica que el tiempo no transcurre de la misma manera en todos los lugares, sino que depende de la intensidad de la gravedad. Así, el tiempo se dilata, es decir, transcurre más lento, en lugares con mayor gravedad, y se contrae, es decir, transcurre más rápido, en lugares con menor gravedad.

Los agujeros de gusano son soluciones hipotéticas de las ecuaciones de la relatividad general que permitirían conectar dos puntos distantes del espacio-tiempo, creando un atajo entre ellos. Los agujeros de gusano podrían existir en la naturaleza, pero se desconoce si son estables y transitables. En la película, se asume que el agujero de gusano que usan los astronautas es artificial y que fue creado por una inteligencia superior para ayudar a la humanidad. El agujero de gusano conecta el sistema solar con otro sistema estelar situado en otra galaxia, donde hay tres planetas potencialmente habitables: Miller, Mann y Edmunds. Estos planetas orbitan alrededor de un agujero negro masivo llamado Gargantúa, que tiene una enorme influencia gravitatoria sobre ellos.

La representación de los agujeros negros

Uno de los aspectos más impresionantes de “Interestelar” es el enfoque científico y realista que Nolan adopta en la representación de los agujeros negros. A través de avanzados efectos visuales y modelos matemáticos precisos, la película logra recrear con fidelidad la apariencia de un agujero negro y su influencia en el tiempo y el espacio a su alrededor. Esto no solo logra darle un nivel de realismo nunca antes visto en una película de ciencia ficción, sino que también despierta el interés del espectador por comprender mejor estos fenómenos astronómicos.

Los agujeros negros son objetos celestes que se forman cuando una estrella muy masiva colapsa bajo su propia gravedad al final de su vida. Los agujeros negros tienen una densidad tan alta que nada puede escapar de su atracción, ni siquiera la luz. Por eso se llaman así, porque no emiten ni reflejan ninguna radiación electromagnética. La única forma de detectarlos es por su efecto gravitatorio sobre el entorno.

Los agujeros negros tienen una región central llamada singularidad, donde la densidad y la curvatura del espacio-tiempo son infinitas, y donde las leyes de la física conocidas dejan de tener sentido. Alrededor de la singularidad hay una superficie imaginaria llamada horizonte de sucesos, que marca el punto de no retorno para cualquier objeto que se acerque al agujero negro. Una vez que algo cruza el horizonte de sucesos, queda atrapado para siempre dentro del agujero negro y no puede comunicarse con el exterior.

En la película, el agujero negro Gargantúa tiene un diámetro de unos 100 millones de kilómetros, unas 70 veces el diámetro del Sol, y una masa de unos 100 millones de veces la masa del Sol. Estas características hacen que Gargantúa sea un agujero negro supermasivo, similar a los que se cree que existen en el centro de las galaxias. Gargantúa también tiene una propiedad especial: gira muy rápido sobre su propio eje, lo que se llama un agujero negro rotante o de Kerr. Esto hace que el horizonte de sucesos no sea esférico, sino que tenga forma de elipsoide achatado por los polos. También hace que el espacio-tiempo alrededor del agujero negro se arrastre con él, lo que se llama el efecto Lense-Thirring o arrastre de marco.

La película muestra con gran detalle cómo sería ver un agujero negro desde el espacio, teniendo en cuenta los efectos de la gravedad y la luz. Para ello, se usaron simulaciones por ordenador basadas en las ecuaciones de la relatividad general, supervisadas por el físico teórico Kip Thorne, que fue el asesor científico y productor ejecutivo de la película. Thorne es uno de los mayores expertos mundiales en agujeros negros y ha contribuido al desarrollo de la astrofísica relativista.

La imagen que se ve en la película es el resultado de la distorsión de la luz que pasa cerca del agujero negro, lo que se llama la lente gravitacional. La luz que proviene de detrás del agujero negro se curva alrededor de él, creando un anillo luminoso que rodea al horizonte de sucesos. Este anillo se llama el anillo de Einstein y tiene un diámetro de unos 350 millones de kilómetros, unas 2,5 veces el diámetro del agujero negro. Dentro del anillo de Einstein se ve el espacio oscuro que corresponde al interior del horizonte de sucesos, donde no hay luz que pueda escapar. Fuera del anillo de Einstein se ve el espacio iluminado por las estrellas y las galaxias que hay alrededor del agujero negro. Sin embargo, estas imágenes también están distorsionadas por la gravedad, lo que hace que se vean deformadas y repetidas. Esto se debe a que la luz que llega al observador puede seguir diferentes caminos alrededor del agujero negro, dependiendo de la distancia a la que pase de él. Así, se pueden ver varias copias de un mismo objeto, cada una con un ángulo y un brillo diferente. Además, la luz que pasa más cerca del agujero negro sufre un mayor desplazamiento al rojo, lo que significa que su longitud de onda se alarga y su frecuencia se reduce, haciendo que se vea más roja y más tenue. Esto se debe al efecto Doppler gravitacional, que es la variación de la frecuencia de la luz debido a la diferencia de velocidad entre la fuente y el observador. Esto hace que el anillo de Einstein tenga un gradiente de color, siendo más azul y brillante en la parte superior y más rojo y oscuro en la parte inferior.

La película también muestra cómo sería entrar en un agujero negro, lo que es una especulación basada en las teorías actuales. En la película, el personaje de McConaughey, Cooper, se atreve a cruzar el horizonte de sucesos de Gargantúa, esperando encontrar alguna pista sobre el origen del agujero de gusano y el destino de la humanidad. Al hacerlo, se encuentra con una realidad alternativa, donde el tiempo se convierte en una dimensión espacial más, y donde puede comunicarse con su hija a través de un libro de código Morse. Esta realidad se llama el Tesseract, y se supone que es una construcción de la inteligencia superior que creó el agujero de gusano, para ayudar a Cooper a transmitir los datos que necesita para salvar a la humanidad. El Tesseract es una representación visual de un hipercubo, una figura geométrica de cuatro dimensiones espaciales, que se proyecta en tres dimensiones para que el espectador pueda entenderla.

La relatividad del tiempo

La teoría de la relatividad del tiempo también desempeña un papel crucial en el desarrollo de la trama, ya que los personajes se ven afectados por la dilatación del tiempo a medida que se acercan a un agujero negro. Esta representación de un concepto tan complejo como la relatividad del tiempo muestra el meticuloso trabajo de investigación que Nolan y su equipo llevaron a cabo para dar vida a esta historia de manera auténtica y verosímil.

La relatividad del tiempo es una consecuencia de la teoría de la relatividad especial de Einstein, que establece que la velocidad de la luz es constante en el vacío, y que nada puede superarla. Esto implica que el tiempo no transcurre de la misma manera para todos los observadores, sino que depende de su estado de movimiento. Así, el tiempo se dilata, es decir, transcurre más lento, para un observador que se mueve a una velocidad cercana a la de la luz, y se contrae, es decir, transcurre más rápido, para un observador que está en reposo o se mueve a una velocidad menor. Esto se debe al efecto Doppler relativista, que es la variación de la frecuencia de la luz debido a la diferencia de velocidad entre la fuente y el observador.

En la película, este efecto se hace evidente cuando los astronautas visitan el planeta Miller, que está muy cerca de Gargantúa y tiene una gravedad muy alta. Debido a esto, el tiempo transcurre mucho más lento en Miller que en la Tierra o en la nave espacial que orbita alrededor del agujero negro. Esto hace que una hora en Miller equivalga a siete años en la Tierra o en la nave. Esto tiene consecuencias dramáticas para los personajes, ya que pierden mucho tiempo y se ven separados de sus seres queridos. Por ejemplo, cuando Cooper y Brand regresan a la nave después de pasar unas dos horas en Miller, se encuentran con que han pasado 23 años y que su compañero Romilly ha envejecido mucho. También se encuentran con que la hija de Cooper, Murph, les ha enviado varios mensajes de vídeo, en los que se ve cómo ha crecido y cómo ha perdido la esperanza de volver a ver a su padre.

Conclusión

“Interestelar” es una obra maestra de la ciencia ficción que ha logrado desentrañar de manera magistral la compleja ciencia detrás de la exploración del espacio y los agujeros negros. Christopher Nolan ha demostrado una vez más su habilidad para combinar la emoción del cine con la precisión científica, creando una experiencia cinematográfica única e inolvidable. A través de esta película, el público ha tenido la oportunidad de explorar conceptos científicos complejos de una manera accesible y visualmente impactante. Sin duda, “Interestelar” ha dejado una huella imborrable en el género de la ciencia ficción y seguirá siendo objeto de estudio y admiración en los años venideros.