21/Abr/05

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¿Agujeros negros o estrellas de energía oscura?

Los agujeros negros se han aceptado en la cultura popular y se los da por un hecho en la literatura de ciencia ficción. Se piensa, en general, que los astrónomos los han observado. Pero desde el punto de vista de un físico del Laboratorio Lawrence Livermore en California (USA), estas inspiradoras discontinuidades en el espacio-tiempo no existen y ni siquiera pueden existir.

En los últimos años, las observaciones del movimiento de las galaxias han mostrado que aproximadamente el 70 % el Universo parece estar formado de una extraña "energía oscura" que impulsa la aceleración de su expansión.

George Chapline piensa que el colapso de las estrellas masivas, que se cree hace mucho tiempo genera agujeros negros, realmente conduce a la formación de estrellas cuyo contenido es energía oscura. "Estamos cerca de poder afirmar con seguridad que los agujeros negros no existen," dice él.

Los agujeros negros son una de las predicciones más famosas de la teoría de relatividad general de Einstein, que explica la gravedad como una deformación del espacio-tiempo, causada por los objetos masivos. La teoría sugiere que una estrella suficientemente masiva, cuando muere, sufre un colapso bajo su propia gravedad hasta llegar al tamaño de un punto.

Pero Chapline argumenta que Einstein no creía en los agujeros negros. "Lamentablemente, Einstein no pudo transmitirnos por qué rechazaba tal concepto". En la raíz del problema está la otra teoría revolucionaria de la física del siglo veinte, que Einstein también ayudó a formular: la mecánica cuántica.

En la relatividad general no hay algo como "un tiempo universal" que permita sincronizar relojes estén donde sea. La gravedad hace funcionar los relojes a distintas velocidades en sitios diferentes. Pero la mecánica cuántica, que describe fenómenos físicos en en escalas infinitesimales, es consistente sólo si el tiempo es universal; sino sus ecuaciones no tienen sentido.

Este problema es particularmente apremiante en el límite —u horizonte de sucesos— de un agujero negro. Para un observador remoto, el tiempo parece estar detenido ahí. A alguien que mira desde lejos le parecería que una nave espacial que cae en un agujero negro se ha detenido para siempre en el horizonte de sucesos, aunque los astronautas de la nave espacial sentirían que siguen cayendo.

"La relatividad general predice que nada pasa en el horizonte de sucesos", dice Chapline.

Sin embargo, ya en 1975 los físicos cuánticos sostuvieron que en un horizonte de sucesos pasan cosas extrañas: la materia, gobernada por las leyes cuánticas, se hace hipersensible a las menores perturbaciones.

"El resultado se olvidó rápidamente", dice Chapline, "porque esto no coincidía con la predicción de la relatividad general. Pero tal resultado era absolutamente correcto".

Este comportamiento extraño, dice, indica la presencia de "una transición de fase cuántica" del espacio-tiempo. Chapline sostiene que una estrella no sufre un colapso simplemente y forma un agujero negro; en cambio, el espacio-tiempo dentro de ella comienza a llenarse de energía oscura y esto tiene algunos efectos gravitacionales intrigantes.

Fuera "de la superficie" de una estrella de energía oscura, ésta se comporta en forma muy similar a un agujero negro, produciendo un tirón gravitacional fuerte. Pero dentro, la gravedad "negativa" de la energía oscura puede hacer que la materia rebote de nuevo hacia afuera.

Si la estrella de energía oscura es suficientemente grande, Chapline predice que los electrones que son rechazados por la energía oscura se convierten en positrones al rebotar en ésta, aniquilando entonces al salir a otros electrones en un estallido de radiación de gran energía. Esto podría explicar la radiación observada en el centro de nuestra galaxia, interpretada hasta ahora como indicación de la presencia de un agujero negro enorme.

Ttambién piensa que el Universo podría estar lleno de estrellas "primordiales" de energía oscura. Éstas no se forman por un colapso estelar, sino por fluctuaciones expontáneas del espacio-tiempo, como las gotas de líquido que se condensan espontáneamente en un gas que se está enfriando. Estas estrellas, sugiere, producirían el mismo efecto gravitacional que la materia normal, pero no podrían ser vistas: serían esa sustancia evasiva conocida como materia oscura.