Independientemente de la cantidad de evidencia de la existencia de agujeros negros, permanecen dentro de los límites de la física teórica. Debido a sus propiedades (estructura, falta de luz emitida, ubicación y cómo funcionan) los agujeros negros permanecen en las sombras. Pero no todos los científicos, incluido Stephen Hawking, creen que los agujeros negros tradicionales deben permanecer necesariamente dentro del marco de la física moderna (sin embargo, pueden tener soluciones matemáticas ideales); algunos van más allá y afirman que deberíamos reemplazarlos con uno de los muchas alternativas.
Algunas alternativas incluyen gravastars, agujeros de gusano híbridos y estrellas de quark. El año pasado, dos astrofísicos, Carlo Rovelli (Universidad de Toulon, Francia) y Francesca Vidotto (Universidad de Redbound en los Países Bajos), presentaron otro: un objeto teórico llamado estrella de Planck (estrella de Planck). No reemplaza el modelo estandarizado de agujero negro como tal, lo reinventa.
Un agujero negro generalmente tiene dos componentes principales: el horizonte de eventos y la singularidad en sí. El horizonte de sucesos es bastante simple: este es el punto, atravesándolo, nada puede salir del agujero negro. La Singularidad (el corazón de un agujero negro), por otro lado, es mucho más difícil de entender.
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La curvatura del espacio-tiempo en este punto infinitamente denso se vuelve infinita. Como resultado, no podemos comprender lógicamente lo que está sucediendo dentro de la singularidad. Peor aún: a lo que llegamos viola varias reglas o leyes universales a la vez.
El mayor problema tiene que ver con la forma en que el agujero negro procesa la información, información que describe las propiedades cuánticas de todo lo que el agujero negro se ha tragado. Los físicos dicen que la información no puede, no debe, ser destruida, pero eso parece ser lo que sucede cuando es absorbida por la inevitable singularidad. Este misterio, llamado la paradoja de la información del agujero negro, es extremadamente importante, pero volveremos a él más adelante.
¿Qué es una estrella de Planck?
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La estrella de Planck se basa en lo que se conoce como la hipótesis del "gran rebote"; según esta teoría, el universo se ha adaptado a un ciclo interminable de muerte y renacimiento. En otras palabras, el Big Bang no fue necesariamente el comienzo de todo, solo esta versión del universo. Antes del nuestro, había otro universo: después de una expansión excesiva, se contrajo, colapsó y comenzó de nuevo (algo así como reencarnación, solo a escala cósmica).
Se cree que este rebote está precedido por una contracción, lo opuesto al Big Bang, cuando la expansión del universo se detiene en un cierto punto, en particular, cuando la densidad promedio del espacio-tiempo se vuelve crítica. Después de que comience el colapso, toda la materia existente debería colapsar en un estado superdenso (quizás algo similar a la singularidad de un agujero negro).
El rebote comenzará tan pronto como la materia se comprima a la escala de Planck; al menos eso es lo que dice la teoría. Los científicos creen que si reconsideramos las consecuencias de una posible gran compresión, en teoría, podemos reconsiderar el comportamiento de los agujeros negros.
¿Qué pasa si, en lugar de que un núcleo de supernova colapsara a un punto infinitamente denso (singularidad), según nuestra suposición de que así es como se forman los agujeros negros de masa estelar, este colapso está suspendido por "presión cuántica", que parece algo que "evita que un electrón caiga sobre el núcleo? átomo ".
Esta idea en sí misma no es tan absurda. Después de todo, la presión especial, la degeneración de neutrones, puede detener el colapso de una estrella en un cierto umbral de masa (dejando atrás estrellas de neutrones o púlsares), mientras que la degeneración de electrones realiza la misma tarea para las estrellas que pesan tanto como nuestro Sol.
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Además, el efecto cuántico que evita que la materia colapse a una densidad infinita, creen los científicos, a gran escala significaría que el rebote “no ocurre cuando el universo alcanza el tamaño de Planck, como se esperaba anteriormente; ocurre cuando la densidad energética de la materia alcanza la densidad de Planck. El universo "rebota" cuando la densidad de energía de la materia alcanza la escala de Planck, el tamaño más pequeño posible en física ".
“En otras palabras, la gravedad cuántica puede volverse relevante cuando el volumen del Universo es 75 órdenes de magnitud mayor que el volumen de Planck”, escriben los autores del artículo publicado en el bloque arXiv.
En busca de la estrella de Planck
Por supuesto, si uno de estos "objetos" existe, será inimaginablemente pequeño (incluso en comparación con un átomo), con un diámetro de 10 ^ -10 centímetros. Y, sin embargo, será 30 órdenes de magnitud mayor que la longitud de Planck (que es 1,61619926 x 10 ^ -35 metros).
En cuanto a cómo se verá la estrella de Planck para el observador, y esto es realmente interesante, el factor de dilatación del tiempo será especialmente evidente. El tiempo, a medida que avanza, no pasa igual para todos y cada uno. Fluye de manera diferente en la superficie de la Tierra y en la órbita terrestre baja, aunque el efecto es insignificante. La velocidad a la que las marcas de tiempo debería variar dramáticamente alrededor de estrellas y planetas masivos, y alrededor de agujeros negros.
Antes de que la luz cruce el horizonte de eventos, comienza a sentir la dilatación del tiempo. No podemos estar seguros de esto, ni siquiera sabemos qué está pasando dentro de los agujeros negros, pero algunas de las mejores mentes del mundo sugieren que el tiempo se detiene casi por completo allí. Pero no puedes verlo desde afuera.
Si esto es difícil de entender y si has visto la película Interstellar, recuerda el episodio con el mundo del agua. (Alerta de spoiler). Debido a su proximidad a Gargantúa, el agujero negro, el agujero de gusano por el que pasó el equipo, una hora para las personas en la superficie del planeta era igual a decenas de años en otros lugares. Debido a esto, y a pesar de que el primer humano aterrizó en este planeta diez años antes, es muy posible que la astronauta solo permaneciera allí un par de horas hasta que llegó el segundo grupo. Su baliza estaba activa, pero no se recibieron transmisiones.
Aun así: cualquier estrella de Planck puede vivir sólo un momento antes del "rebote": un "período de tiempo aproximado que la luz necesita para superarlo". Pero para un observador externo, vivirá millones o incluso miles de millones de años … y seguirá existiendo junto al agujero negro.
Menos problema
En este punto, comienza a comprender exactamente lo que ven los físicos en este modelo puramente teórico. En última instancia, vuelve al agujero negro y la paradoja de la información. Según los científicos, si reemplazamos la singularidad con una estrella de Planck, esta paradoja deja de ser un problema.
Argumentan que después de un tiempo X, los agujeros negros, que pierden masa lentamente a lo largo de su vida debido a la emisión gradual de la radiación de Hawking, eventualmente chocarán con la expansión de las estrellas de Planck en sus núcleos: en algún momento, toda la información que almacena será liberada. …
¿Qué más? Los científicos dicen que las estrellas de Planck pueden "producir una señal detectable, de origen gravitacional cuántico, con una longitud de onda del orden de 10-14 cm". En otras palabras, podría haber una forma de encontrar uno, o al menos reducir el rango de búsqueda observando ciertas firmas de rayos gamma. Quizás ya hemos encontrado una firma de este tipo, simplemente no la conocemos.
Ilya Khel
