Los agujeros negros podrían evolucionar en agujeros blancos, “donde comienza el tiempo”, sugiere una teoría innovadora

Una nueva teoría radical sugiere que los agujeros negros podrían transformarse en agujeros blancos, creando un punto en el espacio donde el tiempo comienza al expulsar materia de vuelta al cosmos. La teoría también sugiere un vínculo de mecánica cuántica entre los agujeros negros y blancos, incluyendo un aspecto de la enigmática materia oscura.

El equipo de investigación detrás de la nueva teoría cree que su trabajo podría representar un paso crítico hacia la reconciliación de la mecánica cuántica y la gravedad, conduciendo potencialmente a nuevas teorías sobre la naturaleza misma del universo.

Los agujeros negros (y los agujeros blancos) han fascinado a los científicos durante mucho tiempo

Propuestos inicialmente por Albert Einstein, los agujeros negros han fascinado a los científicos desde hace mucho tiempo. Sin embargo, estudiarlos directamente ha resultado complicado, ya que el agujero negro más cercano a la Tierra se encuentra a más de 30 años luz.

Algunas teorías sugieren una conexión entre los agujeros negros y la materia oscura . Otro estudio sugirió que los agujeros negros podrían ser la clave de la energía oscura , otra forma teórica de materia exótica que, junto con la materia oscura, constituye casi toda la masa del universo.

En 2023, científicos de la Universidad Northwestern sugirieron que los agujeros negros devoran materia a una velocidad superior a la que se creía, lo que podría desafiar la física . Más recientemente, los agujeros negros supermasivos han desconcertado a los científicos, quienes afirman que su propia existencia desafía los límites de la física .

Teorías más especulativas sugieren que los agujeros negros podrían estar compuestos de luz . Una idea incluso propuso que civilizaciones avanzadas podrían usar un agujero negro como arma.

El nuevo esfuerzo de los científicos de la Universidad de Sheffield dice que los agujeros negros podrían evolucionar en agujeros blancos, donde el tiempo adquiere un significado completamente nuevo.

“Donde comienza el tiempo”

En un comunicado de prensa que anuncia su descubrimiento, investigadores de la Universidad de Sheffield describen el concepto fundamental de los agujeros blancos y cómo se diferencian de los agujeros negros.

“Si bien se suele describir a los agujeros negros como si absorbieran todo, incluido el tiempo, hacia un punto de nada, en el artículo se teoriza que los agujeros blancos actúan a la inversa, expulsando materia, energía y tiempo de vuelta al universo”, explican. “En lugar de una singularidad que signifique el fin, podría representar un nuevo comienzo”.

El equipo utilizó un modelo informático simplificado de un agujero negro bidimensional, conocido como agujero negro planar, para explorar el concepto de agujeros blancos. Si bien los agujeros negros típicos tienen forma esférica, el equipo sugiere que los mismos mecanismos generales que describen podrían aplicarse también a los agujeros negros típicos.

Las simulaciones del equipo reemplazaron la singularidad que se creía que estaba en el centro de los agujeros negros con un campo cuántico fluctuante. Su análisis demostró que estos pequeños cambios, «donde el espacio y el tiempo no terminan», crean una situación en la que un agujero negro se transforma en un agujero blanco. La región teórica resultante del espacio operaría en sentido opuesto a un agujero negro, expulsando luz, materia e incluso tiempo al universo. Por lo tanto, escriben: «Un agujero blanco podría ser el origen del tiempo».

“Hipotéticamente, un observador —una entidad hipotética— podría atravesar el agujero negro, a través de lo que consideramos una singularidad, y emerger al otro lado del agujero blanco. Es una noción muy abstracta de observador, pero en teoría podría ocurrir”, explicó el Dr. Steffen Gielen, de la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas de la Universidad de Sheffield, quien coescribió el artículo con Lucía Menéndez-Pidal, de la Universidad Complutense de Madrid.

Mecánica cuántica y materia oscura

Mientras que una definición tradicional del tiempo proyecta el movimiento en una sola dirección, la mecánica cuántica ha cuestionado esta noción. Investigadores de la Universidad de Cambridge demostraron cómo la mecánica cuántica podría permitir viajar en el tiempo al pasado con un 25 % de probabilidad de que los eventos cambien. Físicos de la Universidad de Washington han propuesto un sensor cuántico que podría recopilar datos del pasado .

“Hace tiempo que se pregunta si la mecánica cuántica puede cambiar nuestra comprensión de los agujeros negros y darnos ideas sobre su verdadera naturaleza”, dijo el Dr. Steffen Gielen, de la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas de la Universidad de Sheffield, quien coescribió el artículo con Lucía Menéndez-Pidal de la Universidad Complutense de Madrid.

Según Gielen, la mecánica cuántica propone que el tiempo en sí mismo no puede terminar. En cambio, los sistemas cambian y evolucionan constantemente con el paso del tiempo. Para comprender la posible relación entre la mecánica cuántica y los agujeros blancos, el equipo de investigación apuntó a la misteriosa sustancia conocida como energía oscura.

“Si bien, en general, se considera que el tiempo es relativo al observador, en nuestra investigación, el tiempo se deriva de la misteriosa energía oscura que impregna todo el universo”, dijo el Dr. Gielen. “Proponemos que el tiempo se mide por la energía oscura que está presente en todas partes del universo y es responsable de su expansión actual”.

“Esta es la nueva idea fundamental que nos permite comprender los fenómenos que ocurren dentro de un agujero negro”, añadió.

Aunque el trabajo del equipo aún es teórico, sugieren que podría ofrecer una «profunda conexión» entre la naturaleza misma del tiempo y la energía oscura, que esperan explorar en el futuro. De ser correctos, creen que su trabajo también podría ofrecer un enfoque novedoso para reconciliar la mecánica cuántica y la gravedad, «posiblemente allanando el camino para nuevas teorías fundamentales revolucionarias y avances en nuestra comprensión del universo».