Si se sumergiera en un agujero negro (algo que no recomendaríamos), es probable que encuentre una singularidad, o un punto infinitamente pequeño y denso, en el centro. O eso es lo que los físicos siempre han pensado.
Pero ahora un par de científicos sugiere que algunos agujeros negros pueden no ser agujeros negros en absoluto. En cambio, pueden ser objetos extraños repletos de energía oscura: la fuerza misteriosa que se cree está empujando los límites del universo, haciendo que se expanda a un ritmo cada vez mayor.
"Si lo que pensamos que son agujeros negros son en realidad objetos sin singularidades, entonces la expansión acelerada de nuestro universo es una consecuencia natural de la teoría de la relatividad general de Einstein", dijo Kevin Croker, astrofísico de la Universidad de Hawai en Mānoa.
Croker y un colega describen esta idea en un nuevo estudio, publicado en línea el 28 de agosto en el Astrophysical Journal. Si tienen razón, y la singularidad en el corazón de un agujero negro podría ser reemplazada por una energía extraña que arroja todo aparte, eso puede revolucionar la forma en que pensamos acerca de estos objetos densos.
El dúo no salió a descubrir lo que hay dentro de un agujero negro. Croker y Joel Weiner, profesor emérito de matemáticas en la misma universidad, observaron las ecuaciones de Friedmann, que se simplifican a partir de la teoría de la relatividad general de Einstein. (La relatividad describe cómo la masa y la energía deforman el espacio-tiempo). Los físicos usan las ecuaciones de Friedmann para describir la expansión del universo, en parte porque las matemáticas son más simples que en el cuerpo de ecuaciones de Einstein que describe la relatividad. El equipo descubrió que, para escribir correctamente las ecuaciones de Friedmann, las regiones ultradensas y aisladas del espacio, como las estrellas de neutrones y los agujeros negros, tenían que tratarse de la misma manera matemática que todas las demás áreas. Anteriormente, los cosmólogos creían que era razonable ignorar los detalles internos de las regiones ultradensas y aisladas, como el interior de un agujero negro.
"Mostramos que solo hay una forma correcta de hacerlo", dijo Croker a Live Science. "Y si lo haces de esa manera, que es la forma correcta de hacerlo, encontrarás algunas cosas interesantes".
Los nuevos resultados sugieren que toda la energía oscura requerida para la expansión acelerada del universo podría estar contenida en estas alternativas a los agujeros negros. Los investigadores descubrieron esto en las matemáticas, después de haber corregido la forma de escribir las ecuaciones de Friedmann. Y en un artículo de seguimiento enviado a The Astrophysical Journal y publicado el 7 de septiembre en la revista de preimpresión arXiv, mostraron que estas alternativas a los agujeros negros, llamados Objetos Genéricos de Energía Oscura (GEODE), también podrían ayudar a explicar las peculiaridades de la gravedad. observaciones de olas de 2016.
Las matemáticas de las ecuaciones de Friedmann mostraron que con el tiempo, estos objetos ultradensos aumentan de peso simplemente debido a la expansión del universo, incluso cuando no hay material cercano para que consuman. Así como la luz que viaja a través del espacio en expansión pierde energía, un efecto conocido como desplazamiento al rojo, la materia también pierde peso a medida que el espacio se expande. El efecto suele ser tan pequeño que no se puede ver. Pero en material ultradenso con presiones muy fuertes en el interior, conocido como material relativista, el efecto se hace notable. La energía oscura es muy relativista, y su presión actúa de manera opuesta a la materia y la luz normales, por lo que los objetos hechos de ella (como estos GEODE hipotéticos) aumentan de peso con el tiempo.
"La luz es algo raro. Se comporta de manera contradictoria, en muchos sentidos", dijo Croker. "La gente no esperaba que este comportamiento también pudiera exhibirse en otros objetos. Pero mostramos, sí, se puede ver en otro objeto", es decir, dentro de GEODE.
Los GEODE se propusieron por primera vez como una idea en la década de 1960, pero las matemáticas que los respaldan solo se resolvieron recientemente. Pero resulta que estos objetos extraños también podrían proporcionar una explicación simple para las grandes fusiones de agujeros negros observadas. En 2016, los miembros de la colaboración del Observatorio de Ondas Gravitacionales del Interferómetro Láser (LIGO) -Virgo anunciaron que tenían las primeras observaciones de una fusión de agujeros negros, pero las masas calculadas de los supuestos agujeros negros fueron inesperadas: los científicos esperaban que las masas fueran ya sea mucho más alto o más bajo.
Pero los GEODE, a diferencia de los agujeros negros tradicionales, aumentan de peso con el tiempo. Si dos GEODE que se habían formado en el universo más joven finalmente colisionaron, para cuando colisionaron, habrían crecido más que los agujeros negros típicos. En ese punto, las masas de los GEODE coincidirían con las masas vistas en la colisión observada por LIGO-Virgo. En lugar de tener que concebir una situación altamente específica que condujo a la fusión, GEODE podría proporcionar una solución más simple para explicar las observaciones.
Sin embargo, no todos los científicos están convencidos. La nueva descripción de estos objetos es "contraintuitiva y difícil de digerir", dijo a Live Science en un correo electrónico Vitor Cardoso, profesor de física en el Instituto Superior Técnico en Lisboa, Portugal, que no participó en el estudio. Pero, agregó, "me gusta la idea de encontrar alternativas a los agujeros negros: nos obliga a fortalecer el paradigma de los agujeros negros. Además, a veces es difícil encontrar cosas si no las buscamos".
