Los agujeros negros, que alguna vez fueron monstruos hipotéticos nacidos en un nido enredado de la teoría general de la relatividad de Einstein , ahora se reconocen como objetos celestes genuinos, tan 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 jugó por primera vez con las ecuaciones de campo de Einstein y llegó a la conclusión de que el espacio y el tiempo podían hundirse en pozos sin retorno.

Los físicos de la Universidad Goethe de Frankfurt, Daniel Jampolski y Luciano Rezzolla, han vuelto al paso uno en un intento de entender 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 representaciones más tradicionales de los agujeros negros contienen un lío de física contradictoria en su núcleo, Jampolski y Rezzolla han ideado un giro único en una «burbuja» de material confinada gravitacionalmente, una que podría contener toda una serie de burbujas anidadas en su interior.

«Es fantástico que incluso 100 años después de que Schwarzschild presentara su primera solución a las ecuaciones de campo de Einstein a partir de la teoría general de la relatividad, todavía sea posible encontrar nuevas soluciones», dice Rezzolla.

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

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

Sin embargo, las ecuaciones no pueden decir realmente qué sucede al otro lado de esa gran contracción. A medida que nos acercamos a distancias cada vez más pequeñas, la física cuántica se vuelve cada vez más importante. Y sin una manera fácil de unir las dos teorías generales de (casi) todo, nos queda 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 suficientemente desafiante, la existencia misma de objetos que pueden enviar información en un viaje de ida a una cárcel cósmica y evaporarse en un brillo constante de calor conocido como radiación de Hawking presenta una paradoja que rompe la física, basada en una regla que dice que la información no puede simplemente desaparecer.

En 2001 , el físico cuántico Pawel Mazur y el astrofísico Emil Mottola colaboraron para dar sentido a las ecuaciones y ver si podían evitar estos callejones sin salida.

Lo que se les ocurrió fue una estrella de condensado gravitacional. Esta construcción hipotética, conocida como gravastar, describe una película de materia comprimida hasta una delgadez casi imposible, inflada desde dentro por una generosa ración de energía oscura .

Por extraño que suenen estos globos de fiesta estelares, todavía parecerían agujeros negros desde el exterior, al tiempo que eliminan convenientemente la paradoja de la información y evitan la necesidad de un pinchazo infinitamente denso de absurdo cuántico en su corazón.

Jampolski y Rezzolla descubrieron que era posible que un gravatar con una membrana ligeramente más gruesa equilibrara un segundo gravatar en su interior. De manera similar, ese segundo gravatar anidado podría estar preñado de su propio caparazón exótico de materia altamente comprimida, formando lo que llaman un nestar.

«El nestar es como una matrioska», dice Jampolski, que ideó la solución bajo la supervisión de Rezzolla.

Inventar bestias cósmicas a partir de las sombras proyectadas por la teoría pura puede parecer caprichoso, pero así es como se identificaron los agujeros negros en primer lugar. Es importante destacar que encontrar los límites de lo que una teoría puede sugerir podría conducir a observaciones que resuelvan los enigmas más desconcertantes del agujero negro .

«Desafortunadamente, todavía no tenemos idea de cómo se pudo crear un gravastar así», dice Rezzolla.

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

Esta investigación fue publicada en Classical and Quantum Gravity .

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