¿Hay universos en expansión dentro de los agujeros negros?



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Un equipo internacional de investigadores acaba de descubrir que puede existir un tipo teórico de agujero negro en el interior auténticos universos en expansión, aunque en ellos las cosas fueran completamente distintas a las que estamos acostumbrados.

Sean Hartnoll, del Instituto de Física Teórica de la Universidad de Stanford y primer autor de un artículo publicado en ArXiv cree, en efecto, que un agujero negro cargado eléctricamente está rodeado por un cierto tipo de espacio conocido como «anti de Sitter» podría contener en su interior, más allá del horizonte de sucesos, la grotesca miniatura de un universo en expansión.

Obviamente, tales agujeros negros no existen en nuestro universo y una de las razones, como explica el astrofísico Paul sutter en LiveScience, es que «este tipo de espacio (el anti-De-Sitter) tiene una curvatura geométrica negativa, por lo que tendría una constante cosmológica negativa, lo que significa que cualquier materia tenderá a condensarse en un agujero negro». Algo que sería exactamente lo contrario de lo que vemos en nuestro Universo, que se está expandiendo a un ritmo acelerado y donde la materia tiende a estar cada vez más separada.

Las ventajas de la «física imposible»

Sin embargo, explorar esta «física imposible» tiene múltiples ventajas. Y es que esos hipotéticos agujeros negros cargados en un universo «al revés» comparten muchas similitudes con los verdaderos agujeros negros rotativos que existen en nuestro Universo, y resulta que desde un punto de vista matemático son mucho más fáciles de abordar. Por lo tanto, al estudiarlos, es posible obtener información importante sobre los agujeros negros reales. Como explica Sutter, aunque estos agujeros negros son puramente teóricos, «los físicos estamos interesados ​​en explorarlos porque al sumergirnos en sus fundamentos matemáticos, podemos descubrir nuevas relaciones e implicaciones de nuestras teorías físicas, que pueden tener consecuencias en el mundo real». .

Los agujeros negros cargados «normales», es decir, aquellos que están rodeados por un espacio-tiempo típico, tienen una serie de peculiaridades dentro de ellos. Por ejemplo, más allá del horizonte de sucesos (el límite más allá del cual nada entra puede salir de nuevo), hay algo llamado «horizonte interior», una región que hierve con intensas energías cuánticas. E incluso más allá de ese horizonte interno, la teoría nos dice que debería haber un agujero de gusano, un «puente» hacia otras regiones distantes del Universo.

Hasta ahora, nadie ha visto un agujero de gusano en la vida real, porque las matemáticas de los agujeros negros cargados se rompen en el horizonte interior, por lo que no se puede aprender nada más de allí, al menos hasta que se desarrolle una física completamente desarrollada. nuevo. Sin embargo, los agujeros negros cargados rodeados de espacios anti-De-Sitter, también llamados «superconductores», evitan este problema y permiten a los científicos sumergirse (matemáticamente) en ellos mucho más profundamente.

Esto es exactamente lo que han hecho Sean Hartnoll y sus colegas. Y cuando cruzaron el límite prohibido del horizonte interior se encontraron con algo extraño y totalmente inesperado.

Un espacio-tiempo oscilante

Normalmente, las partículas superconductoras que existen en la vida real pueden oscilar, creando ondas que se mueven hacia adelante y hacia atrás en un efecto conocido como «Oscilaciones de Josephson». Pero en el horizonte interior de estos teóricos agujeros negros, lo que vibra de lado a lado no son las partículas, sino el espacio mismo. Pero es aún más lejos, tras cruzar esa zona y dejar el horizonte interior, cuando las cosas se ponen realmente desconcertantes.

De hecho, los investigadores han descubierto que en el centro de un agujero negro cargado de superconductores puede haber verdaderos universos en miniatura en expansión, lugares caóticos en los que el espacio puede estirarse y deformarse a diferentes velocidades y direcciones.

Además, dependiendo de la temperatura del agujero negro, algunas de estas regiones del espacio pueden desencadenar una nueva ola de vibraciones, que luego crearía un nuevo parche de espacio en expansión, y así sucesivamente en escalas cada vez más pequeñas.

Como explica Sutter en Live Science, «sería un mini universo fractal, repitiendo sin cesar de gran a pequeña escala. Es absolutamente imposible describir cómo sería pasar por un lugar así, pero ciertamente sería muy perturbador. En el corazón de ese extraño y caótico desorden fractal está la singularidad, el punto de densidad infinita, el lugar donde reside cada fragmento de materia que alguna vez ha caído en el agujero negro «.

«Desafortunadamente», continúa el astrofísico, «incluso con sus técnicas matemáticas superconductoras sobrealimentadas, los investigadores no pueden describir lo que sucede en la singularidad. Allí toda la física conocida se rompe y se necesitan nuevas teorías de la gravedad para comprenderla completamente».

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