04/Oct/07

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¿Hay una "singularidad desnuda" en nuestra galaxia?

¿Podría haber una singularidad desnuda, el núcleo desnudo de un agujero negro, en el centro de nuestra galaxia? Un nuevo estudio muestra cómo podrían los astrónomos detectar un objeto tan desvergonzado, que es tan denso que haría trizas las conocidas leyes de la física.

De acuerdo con la teoría general de la relatividad de Einstein, en el corazón de cada agujero negro existe una singularid. Cuando la materia colapsa por su propia gravedad, toma forma de punto o de una línea en forma de anillo de densidad infinita. Pero cada una de estas singularidades es envuelta por un llamado horizonte de sucesos, donde inexorablemente la luz y todo lo demás es chupado hacia adentro. De modo que nunca podemos verlas.

A menos que, es decir, haya agujeros negros que giren a velocidades extremas. Un agujero negro que gira arrastra el espacio cercano, y si gira lo bastante rápido, entonces la luz y la materia podrían escapar por la singularidad, porque serían lanzadas hacia fuera por la vertiginosa rotación.

Este tornado gravitatorio no tendría ningún horizonte de sucesos, y la singularidad quedaría expuesta.

"Su gravedad también tendría un efecto delator en la luz que pasa por él contra los objetos del fondo", dicen Arlie Petters de la Duke University en Durham, Carolina del Norte, EE.UU., y Marcus Werner de la Cambridge University, R.U.

Una jungla de fuentes

Una singularidad desnuda que gira resulta ser una poderosa lente gravitatoria, magnificando la luz de las estrellas del fondo más que un agujero negro corriente, y produciendo un patrón distintivo de imágenes.

Los astrónomos podrían empezar a buscar este efecto en el centro de nuestra galaxia, donde se oculta algún objeto oscuro con una masa 3,6 millones de veces mayor que la del sol. Habitualmente se supone que es un agujero negro con un horizonte de sucesos, pero si en cambio es una singularidad desnuda, entonces por lo menos existe un instrumento para distinguirla.

El interferómetro CHARA es un conjunto de seis telescopios en el Monte Wilson en California, EE.UU., que puede producir imágenes excepcionalmente precisas. Apuntado al centro de la galaxia, sería capaz de distinguir el efecto de lente de un agujero negro del de una singularidad desnuda.

"El centro galáctico es un lugar lleno de objetos, de modo que los observadores tendrán que trabajar tenazmente a través de "una jungla de fuentes" para colar las imágenes amplificadas", dice Petters.

Censura cósmica

Las singularidades desnudas inquietan a muchos físicos. "Estas singularidades son preocupantes en lo filosófico porque son sitios en los que fallan las leyes de la física", dice Petters. Porque la densidad infinita inutiliza todas las ecuaciones.

"Si hoy es encontrada una singularidad desnuda, entonces no importa cuánto lo intentemos, nuestra física actual no puede predecir el comportamiento futuro de tales objetos", dijo Petters a New Scientist.

Y si una singularidad no se rige por ninguna regla, podría infiltrar desorden en el universo, destruyendo todo concepto de causa y efecto.

Así fue que, en 1969, el matemático Roger Penrose de Cambridge acuñó la "hipótesis de censura cósmica": que todas las singularidades deben ser aisladas del resto del universo detrás de un horizonte. "Cuando las singularidades son envueltas por un horizonte de sucesos, el problema del fracaso de la física es barrido bajo la alfombra", dice Petters.

Maraña de cuerdas

Pero una singularidad desnuda no necesariamente significa caos cósmico. Para describir apropiadamente estos objetos extremos, los físicos necesitan de una teoría más profunda que pueda lidiar con una poderosa gravedad a escalas diminutas, una teoría cuántica de la gravedad.

Una dosis de mecánica cuántica debería poner borrosa una singularidad, de modo que, después de todo, su densidad no sea infinita. Una candidata para tal modelo unificado de gravedad cuántica es la teoría de cuerdas, que podría describir la singularidad como una maraña borrosa de diminutas cuerdas que vibran.

Dependiendo de cómo actúa la gravedad a escalas tan pequeñas, es posible que una singularidad brille con su propia luz, o emita ondas gravitatorias. En tal caso, los astrónomos podrían no tener que conformarse con las pruebas indirectas de las amplificaciones. Un día podrían tener la suficiente suerte de mirar una singularidad en todo su desnudo esplendor.

Cosmología - Informe especial

Los cosmólogos estudian el universo como un todo: su nacimiento, crecimiento, forma, tamaño y destino final. La vasta escala del universo se hizo evidente en 1920 cuando Edwin Hubble probó que las "nebulosas en espiral" eran en realidad otras galaxias como la nuestra, a miles de millones de años-luz de distancia.

Hubble descubrió que la mayoría de las galaxias viran al rojo: el espectro de su luz se mueve en ondas más largas y más rojas. Esto puede ser explicado como un cambio doppler si las galaxias se alejan de nosotros. Las galaxias más apagadas, y más distantes, varían más al rojo, implicando que se alejan más rápido, en una relación establecida por la constante hubble.

El descubrimiento de que todo el universo se expande condujo a la teoría del big bang. Ésta establece que si ahora todo está alejándose, presumiblemente estuvo alguna vez mucho más junto, en un estado denso y caliente. Una idea rival, la teoría del estado constante, sostiene que constantemente se crea nueva materia para llenar las brechas generadas por la expansión. Pero el big bang triunfó en 1965, en gran parte cuando Arno Penzias y Robert Wilson descubrieron radiaciones de microondas cósmicas en el fondo. Son los vestigios de radiaciones de calor emitidas por materia caliente en el universo, 380.000 años después del primer instante del big bang.

Fuente: NewScientist.com. Aportado por Graciela Lorenzo Tillard