05/Nov/07

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Los agujeros negros pueden contener sus propios universos

Cuando la materia es tragada por un agujero negro, podría caer en otro universo contenido dentro del mismo, o ser atrapada dentro de una conexión tipo agujero de gusano hacia un segundo agujero negro, sugiere un nuevo estudio.

Qué hay dentro de un agujero negro, es uno de los mayores misterios de la física. La teoría que predijo los agujeros negros en primer lugar —la relatividad general— dice que la materia dentro de ellos se apiña en un punto central de densidad infinita denominado singularidad. Pero entonces, "las cosas se vienen abajo matemáticamente", dice Christian Böhmer de la University College London, en el Reino Unido. "Nos gustaría quitar la singularidad".

Muchos investigadores creen que el problema se puede resolver con una nueva teoría abarcadora que unifique la gravedad y los efectos cuánticos. La teoría de cuerdas es la más popular de estas alternativas.

Pero Böhmer y su colega Kevin Vandersloot de la University of Portsmouth en el Reino Unido usan un enfoque opuesto denominado gravedad de bucle cuántico, que define el espacio-tiempo como una red de enlaces abstractos que conectan diminutos trozos de espacio.

La gravedad de bucle cuántico ha sido utilizada para abordar la singularidad que parece haber ocurrido en el origen de nuestro universo. Sugiere que en lugar de un Big Bang, un anterior universo podría haber colapsado y luego estalló en un "gran rebote".

Soluciones extrañas

Cuando el enfoque de bucle cuántico se aplicó al interior de un agujero negro con propiedades particulares, apareció una característica similar de repulsión. Esos estudios indicaron que hay un límite causado por la repulsión que impide que la materia se agrupe en la singularidad.

Pero Böhmer y Vandersloot querían ver qué ocurría si aplicaban la gravedad de bucle cuántico a los agujeros negros en general. Como las ecuaciones de la gravedad de bucle cuántico no se pueden resolver con exactitud para el interior de todos los agujeros negros, los investigadores usaron computadoras para aproximarse a qué le pasaría a la materia precipitada.

"Quedamos muy sorprendidos ante los resultados", dice Böhmer. En lugar de un límite envolviendo la singularidad, obtuvieron otras dos clases de soluciones —ambas extrañas— que reemplazaron a la singularidad.

Böhmer notó que un conjunto de respuestas tenía el aspecto de un supuesto "Universo Nariai". que es un modelo matemático de un universo admitido por la relatividad general en el que el universo se expande en una única dirección espacial. (En cambio, nuestro universo observado parece ser un "espacio de de Sitter", porque se expande en tres dimensiones, de modo que las galaxias distantes se alejan de nosotros sin importar hacia dónde miremos en el cielo.)

Universo infinito

"El interior se convierte en un universo por sí mismo", dice Böhmer. En lugar de que la materia caiga en una singularidad, ésta viajaría por siempre a través de este universo Nariai, que se experimentaría como infinito en tamaño, aunque incluido dentro de un agujero negro de tamaño finito.

El otro conjunto de soluciones a que llegaron fue una conexión tipo túnel entre las bocas de dos agujeros negros. El túnel evoca un agujero de gusano, una característica hipotética del espacio-tiempo que conecta dos puntos distantes vía un atajo. En este caso, no está claro todavía qué pasaría con la materia dentro, pero podría oscilar de atrás para adelante dentro del agujero negro de dos bocas.

El nuevo estudio es un "significativo paso hacia adelante", dice Carlo Rovelli del Centre for Theoretical Physics en Marsella, Francia.

Intrínsecamente inestable

"La idea de aplicar la gravedad de bucle cuántico para resolver la singularidad en el centro de un agujero negro empezó hace algún tiempo", le dijo a New Scientist. "Pero ahora está llegando a un estado de madurez, donde uno puede computar concretamente cómo se vería en realidad el espacio-tiempo cuántico en el centro de un agujero negro".

Pero un físico contactado por New Scientist, que no quiso ser nombrado, dice que el nuevo trabajo en realidad no puede eliminar el problema de las singularidades en los agujeros negros. Dice que un universo Nariai es intrínsecamente inestable, de modo que al final también colapsaría o se convertiría en un universo de de Sitter, que contendría agujeros negros dentro de él.

Si eso es cierto, entonces los agujeros negros podrían contener sus propios universos, pero esos universos probablemente contendrían sus propios agujeros negros, que podrían contener sus propios universos... en un bucle infinito.

Fuente: New Scientist. Aportado por Graciela Lorenzo Tillard