Nuevo estudio: el universo observable podría ser un agujero negro
El concepto descrito en este artículo parece tan simple que sorprende que nadie lo haya hecho antes: mapear las masas y radios de todas las categorías de objetos, desde partículas subatómicas hasta supercúmulos de galaxias, en un mapa global.
Ahora que el Dr. Charles Lineweaver y el estudiante graduado Vihan Patel finalmente lo lograron, los resultados plantean algunas preguntas muy intrigantes y quizás incluso inquietantes.
Lineweaver y Patel utilizaron un gráfico logarítmico porque nada más podía cubrir un rango tan amplio de valores tanto de tamaño como de masa. Algunas áreas están completamente “prohibidas” por las leyes conocidas de la física, y aquí es donde entra en juego la mecánica cuántica.
“La mecánica cuántica desdibuja la naturaleza misma de lo que realmente significa ser un solo objeto [refiriéndose a las partículas fundamentales]”, dijo Patel.
Quizás la parte más significativa del diagrama (abajo) es la línea negra que separa el área etiquetada como “prohibida por la gravedad” del espacio poblado por objetos familiares. A lo largo de esta línea se encuentran los agujeros negros.
“Cuanto más masa tiene un agujero negro, menor es su densidad”, explicó Lineweaver.
Aunque el lado izquierdo de la línea es teórico, los astrónomos han observado una variedad de tamaños de agujeros negros, desde restos de estrellas en colapso hasta los agujeros negros supermasivos más grandes, por lo que este patrón está establecido y comprendido.
Sin embargo, siguiendo la línea hacia arriba, aprendemos que todo el Universo observable, la región dentro del radio (volumen) de Hubble, también está en esta línea.
En otras palabras, si un agujero negro fuera del mismo tamaño que el Universo que vemos, entonces tendría la misma densidad que el Universo. ¿Quizás nuestro Universo sea un agujero negro gigante? Si la respuesta es sí, ¿qué significa eso?
Lineweaver señaló que él y Patel no son los primeros científicos que se preguntan si todo el universo podría ser un agujero negro, aunque otros han llegado a la idea de otras maneras.
La medida de masa elegida por Lineweaver y Patel incluye materia oscura y energía oscura (ya que energía y masa son intercambiables). A medida que el Universo dentro del radio de Hubble aumentó de tamaño, también lo hizo su masa/energía total debido al aumento de la energía oscura.
Hace miles de millones de años, cuando el radio de Hubble era mucho menor, el Universo también estaba en la línea de los agujeros negros, por lo que es poco probable que su posición sea sólo una coincidencia.
Lineweaver señala que alrededor del Universo observable hay un horizonte de sucesos (lo que significa que el 94% de las galaxias del Universo están constantemente fuera de nuestro alcance), al igual que alrededor de un agujero negro, y este es solo uno de los paralelos entre ellos.
Sin embargo, Lineweaver también enfatizó que el hecho de que el Universo sea un agujero negro requiere la suposición de que todo lo que está más allá del radio de Hubble es espacio de Minkowski de densidad cero (en términos generales, un vacío). La mayoría de los cosmólogos, incluido Lineweaver, consideran que esto es una mala suposición, y no dejan claras las implicaciones de su mapa global.
“El universo podría ser un agujero negro del revés”, añadió.
En general, el científico cree que esta cuestión requiere mucha más reflexión.
El obstáculo para responder a la pregunta de si el Universo es un agujero negro, o al menos algo relacionado con él, es que no sabemos nada sobre el funcionamiento interno de los agujeros negros. Como señalaron Stephen Hawking y Roger Penrose, la relatividad general y la mecánica cuántica dan respuestas diferentes a estas preguntas, y esta contradicción no ha desaparecido.
El gráfico también plantea preguntas sobre la naturaleza de los inicios del universo. “En el extremo más pequeño, el lugar donde se encuentran la mecánica cuántica y la relatividad general es el objeto más pequeño posible: un instantón”, dijo Patel.
“Esta trama sugiere que el universo pudo haber comenzado como un instante, que tiene un tamaño y una masa específicos, en lugar de una singularidad, que es un punto hipotético de densidad y temperatura infinitas”.
Instanton es un tipo especial de fluctuación de un campo cuántico en el vacío, en el que un fuerte campo de gluones se enciende y se apaga espontáneamente.
Aunque el término “singularidad” está mucho más asociado en la conciencia pública con el Big Bang, Lineweaver dijo que la gente debería familiarizarse más con el instantón, que considera un modelo más plausible para el origen del universo.
El estudio se publica en acceso abierto en el American Journal of Physics
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