«Estrellas dentro de estrellas» en forma de burbujas podrían explicar la extrañeza de un agujero negro

Los agujeros negros alguna vez fueron monstruos virtuales nacidos en el enredado nido de la teoría de la relatividad general de Einstein, y ahora se sabe que son cuerpos celestes reales como estrellas, lunas y galaxias.

Pero no se equivoque. Sus motores siguen siendo tan misteriosos como lo eran cuando el físico teórico alemán Karl Schwarzschild estaba a cargo Primero jugué con las ecuaciones de campo de Einstein. Llegué a la conclusión de que el espacio y el tiempo pueden convertirse en pozos sin retorno.

Los físicos Daniel Jampolski y Luciano Rizzola de la Universidad Goethe de Frankfurt han vuelto al primer paso para tratar de comprender mejor las ecuaciones que describen los agujeros negros y han encontrado una solución que es más fácil de imaginar, aunque no menos extraña.

Mientras que las imágenes convencionales de agujeros negros contienen un lío de física contradictoria en sus centros, Jampolski y Rizzola han ideado un giro único en una «burbuja» de materia unida gravitacionalmente, que podría contener toda una serie de burbujas entrelazadas en su interior.

«Es notable que incluso 100 años después de que Schwarzschild proporcionara su primera solución a las ecuaciones de campo de Einstein a partir de la teoría de la relatividad general, todavía se puedan encontrar nuevas soluciones». Él dice Risola.

«Es un poco como encontrar una moneda de oro en un camino que muchos otros han descubierto antes».

Los agujeros negros esconden un sucio secreto de la física. Inserta suficientes objetos en el espacio descrito por lo que se conoce como radio de SchwarzschildLa gravedad superará todas las demás fuerzas y arrastrará esa masa a un espacio mucho más pequeño. Así dicen las ecuaciones de campo en la relatividad general.

Sin embargo, las ecuaciones no pueden decir realmente qué sucede en el otro extremo de esta gran presión. A medida que nos centramos en distancias cada vez más pequeñas, la física cuántica adquiere cada vez más importancia. Sin una manera fácil de conectar las dos teorías (casi) que lo incluyen todo, nos enfrentamos a un gran signo de interrogación sobre qué sucede con la materia cuando la gravedad la aplasta más allá de cierto punto.

Como si esto no fuera suficiente desafío, la existencia de objetos que pueden enviar información en un viaje de ida y vuelta a la prisión cósmica y evaporarse en un brillo constante de calor conocido como radiación de Hawking representa una paradoja física, basada en la regla de que la información no puede simplemente desaparecer.

En 2001El físico cuántico Paul Mazur y el astrofísico Emil Mottola colaboraron para comprender las ecuaciones y ver si podían evitar estos callejones sin salida.

Lo que encontraron fue una estrella condensada gravitacionalmente. Conocida inquietantemente como gravastar, esta construcción hipotética describe una capa de materia comprimida hasta un grado casi imposible de delgadez, inflada desde dentro con una generosa ración de energía oscura.

Por extraños que parezcan estos globos estelares, seguirán pareciendo agujeros negros desde el exterior, al tiempo que escapan convenientemente de la paradoja de la información y evitan la necesidad de una punzada infinitamente espesa de absurdo cuántico en su núcleo.

Jampolski y Rizzola descubrieron que era posible que un gravatar con una membrana ligeramente más gruesa equilibrara un segundo gravatar en su interior. Asimismo, el segundo gravatar anidado podría estar preñado de su extraño caparazón compuesto de material muy comprimido, formando lo que llaman un nestar.

“El nestar es como una muñeca matrioska” Él dice Jampolski, que ideó la solución bajo la supervisión de Rizzola.

Inventar monstruos cósmicos fuera de la sombra proyectada por la teoría pura puede parecer extraño, pero así es como se identificaron los agujeros negros en primer lugar. Más importante aún, encontrar los límites de lo que la teoría puede sugerir podría conducir a observaciones que resuelvan los misterios más desconcertantes del agujero negro.

«Desafortunadamente, todavía no tenemos idea de cómo crear tal gravastar». Él dice Risola.

«Pero incluso si las estrellas no existen, explorar las propiedades matemáticas de estas soluciones nos ayudará en última instancia a comprender mejor los agujeros negros».

Esta investigación fue publicada en Gravedad clásica y cuántica.