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Lo último que nos dicen es que el Universo entero flota en un océano de masa negativa. Está claro que lo que se dice saber… No sabemos mucho sobre ciertas cuestiones complejas a las que no hemos posido llegar y, como siempre nos pasa, es la metafísica, esa rama de la física que pretende explicar las complejidades la que tiene que buscar las respuestas.

Un investigador británico propone en su nuevo trabajo que la materia oscura y la energía oscura están unidas en un solo “fluido oscuro de masas negativas”.

El astrofísico Jamie Farnes, de la Universidad de Oxford (Reino Unido), podría tener la explicación a uno de los principales misterios de la cosmología moderna: la invisibilidad del 95 % del universo, según apunta su estudio publicado este miércoles en la revista Astronomy & Astrophysics.

El modelo imperante hasta ahora indica que el 95% del universo está compuesto por materia oscura y energía oscura, que no pueden ser observadas. En su trabajo, Farnes propone un nuevo modelo en el que estos dos fenómenos están unidos en una sola masa fluida negativa.

“Ambas [materia oscura y energía oscura] han sido tratadas como fenómenos separados”, explicó el especialista en un artículo publicado en el portal The Conversation, donde planteó que estas “podrían ser parte de un mismo concepto singular: un único y unificado ‘fluido oscuro’ de masas negativas”. En su opinión, este fluido “tiene un tipo de la gravedad negativa” que le hace “repeler cualquier otro material” a su alrededor.

La idea de la materia negativa ya fue propuesta con anterioridad, pero fue descartada por los expertos, que argumentaron que esa masa se volvería menos densa a medida que se extendiera el universo, lo cual contradiría las observaciones que indican que la materia negativa no se hace más delgada con el tiempo. En ese contexto, la investigación de Farnes propone la existencia de un ‘tensor de creación’ que permitiría que la masa negativa se creara continuamente.

El investigador tiene planes para confirmar su teoría con la ayuda del radiotelescopio potente Square Kilometre Array (SKA). “Si [la hipótesis] es real, sugeriría que la falta del 95 % del espacio tenía una solución estética: habíamos olvidado incluir un simple signo negativo”, resumió Farnes, citado por Phys.org.

Un grupo de investigadores liderado por Takuma Izumi, del Observatorio Astronómico Nacional de Japón (OANJ), utilizó el complejo de radiotelescopios del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), al norte de Chile, para observar un agujero negro supermasivo en la galaxia del Compás, situada a 14 millones de años luz de la Tierra.

Los datos recopilados fueron luego comparados con una simulación de succión de gas por agujero negro usando la supercomputadora Cray XC30 ATERUI, operada por el OANJ.

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Representación de un agujero negro – Zhaoyo Li

¿Están los agujeros negros enviando materia al futuro?

Astrónomos sugieren que el Espacio-Tiempo se curva muy fuertemente cerca del centro de un agujero negro, pero que no llega a quebrarse, sino que continúa en una región en el futuro que tiene estructura de un agujero blanco.

Hace apenas unos días, publicábamos en ABC una serie de nuevas ideas que abren la posibilidad a la existencia real de agujeros blancos, objetos teóricos que funcionarían «al contrario» de los agujeros negros, expulsando materia en lugar de absorberla. Carlo Rovelli, investigador del Centro de Física Teórica del CNRS francés y de la Universidad de Aix-Marseille, sostenía que los agujeros blancos son, en realidad, una evolución de los propios agujeros negros.

Según el artículo, en uno entra la materia en nuestro Universo para hacer un viaje hacia el futuro donde aparecerá en forma de agujero blanco. Imposible, lo que se dice imposible hay pocas cosas pero… ¡Esto me parece rizar el rizo! Hay muchas razones para no creer que el destino de la materia de un agujero negro sea el de viajar al futuro (que no existe).

Y ahora, dos nuevos estudios recién publicados en Physical Review Letters y Physical Review D, respectivamente, abundan en esa posibilidad. Y sugieren que toda la materia que se traga un agujero negro podría ir a parar… al futuro.

Los agujeros negros siguen estando entre los objetos más misteriosos del Universo. Conocemos, eso sí, lo que sucede fuera de ellos, a su alrededor e incluso en el mismísimo horizonte de sucesos, la frontera invisible que marca el punto de no retorno para cualquier cosa que la cruce, incluída la luz. Pero nadie sabe a ciencia cierta lo que sucede al otro lado de ese límite, dentro de un agujero negro, ni tampoco cuál es el destino final de la materia atrapada en él.

Esto es, lo que siempre nos dijeron los físicos según la Relatividad General

Según la Teoría General de la Relatividad de Einstein, todo lo que entra en un agujero negro seguirá cayendo hacia su centro, atraído por una gravedad cada vez más fuerte, hasta llegar a comprimirse en un único punto de tal densidad que el mismísimo tejido espaciotemporal se quebraría. En ese punto, llamado singularidad, las leyes de la Física ya no tendrían efecto, el mismísimo tiempo se detendría y la realidad tal y como la conocemos se desvanecería por completo.

¿Y si hemos entendido mal los agujeros negros?

Si los agujeros negros fueran pasadizos hacia otros universos… ¡Serían agujeros de gusano!

¿Es aquí hasta donde quieren llegar con estas ideas?

Pero según Abhay Ashtekar y Javier Olmedo, de la Universidad Estatal de Pennsylvania, y Parampreet Singh, de la de Louisiana, autores de los dos artículos citados arriba, las cosas podrían ser muy diferentes. De hecho, su trabajo, igual que el de Carlo Rovelli, podría cambiar para siempre lo que creemos saber sobre los agujeros negros. Especialmente en lo que se refiere a la auténtica naturaleza de sus centros, que según estos investigadores «podríamos haber entendido mal».

El problema principal, por supuesto, es el de la singularidad. La simple idea de que puedan existir esos puntos que, pese a tener una densidad infinita, no ocupan espacio alguno, se considera como una aberración, algo que no puede existir en la naturaleza. Hasta ahora, y bajo el paraguas de «gravedad cuántica», numerosos investigadores han formulado diversas propuestas teóricas, desarrollando unas matemáticas completamente nuevas que puedan servir para describir cómo funciona la gravedad en el microcosmos de las partículas subatómicas.

Representación gráfica del entramado de bucles que definen el espacio-tiempo según la LQC

“La gravedad cuántica de bucles o de lazos (LQG, por Loop Quantum Gravity), o también gravedad cuántica de recurrencias, es una teoría de gravedad cuántica formulada por Abhay Ashtekar en 1986,¹​ que mezcla las teorías aparentemente incompatibles de la mecánica cuántica y la relatividad general. Como teoría de la gravedad cuántica, es el competidor principal de la teoría de las cuerdas, aunque quienes sostienen esta última exceden en número a quienes sostienen la teoría de bucles por un factor, aproximadamente, de 10 a 1″

Uno de esos intentos es la llamada « gravedad cuántica de bucles», que entre otras cosas predice que el espacio-tiempo puede cuantificarse, de modo que existe una unidad mínima más allá de la cual el espacio-tiempo no puede subdividirse más. Pues bien, al aplicar la gravedad cuántica de bucles a los puntos centrales de los agujeros negros, los investigadores afirman que el resultado no fue una singularidad, sino algo muy diferente.

La alternativa a la singularidad

Los cálculos, en efecto, predicen que el espacio-tiempo se curva muy fuertemente cerca del centro de un agujero negro. Pero no llega a quebrarse, sino que continúa en una región en el futuro que tiene la estructura de un agujero blanco. Un agujero blanco es como un agujero negro pero al revés, es decir, que en lugar de atraer la materia hacia sí, la «dispara» hacia fuera.

Se sabe que en presencia de campos gravitacionales muy fuertes, el tiempo se ralentiza. Y los agujeros negros contienen los campos gravitacionales más fuertes del Universo. Debido a ello, una posible interpretación de este nuevo trabajo es que la materia cae en un agujero negro y luego «rebota», disparando la masa a través del cosmos. Debido a que el tiempo es muy lento cerca del centro de un agujero negro, visto desde fuera ese proceso duraría una enorme cantidad de tiempo. Si los investigadores tienen razón, en un futuro muy lejano, donde ahora hay agujeros negros, la materia estallará, esparciendo la materia por todo el cosmos a través de agujeros blancos.

El cine nos ha dejado alguna visión de lo que podría ser – Escena de Interstellar. Imagen: Warner Bros. / Syncopy / Paramount Pictures / Legendary

La idea es provocativa y muy sugerente, aunque antes de considerarse válida será necesario probarla experimentalmente. Y resulta que existen varias formas de hacerlo. Desde hace tiempo, por ejemplo, científicos de todo el mundo han venido detectando en el espacio una serie de fenómenos enormemente energéticos que se resisten a ser explicados.

Dos de ellos son los rayos cósmicos de alta energía que golpean de cuando en cuando la atmósfera de la Tierra; y los llamados « estallidos rápidos de radio», que se producen cuando se detecta una enorme cantidad de energía de radio en un periodo muy breve de tiempo. Según los investigadores, ambos fenómenos podrían ser, en principio, la firma de un agujero negro en transición hacia un agujero blanco.

Lo mismo que montamos estructuras bnajo tierra para detectar neutrinos, podríamos inventar otras que nos digan, de manera cierta, si todo esto que apunta el reportaje podría ser cierto.

La idea resulta sumamente interesante, aunque no está aún lo suficientemente madura como para ser aceptada por la comunidad científica. Pero si las predicciones de la gravedad cuántica de bucles mejoran y sus resultados empiezan a parecerse más y más a los fenómenos astronómicos inexplicables observados por los astrónomos, entonces habremos dado un gran paso para comprender tanto el pasado como el futuro del Universo en que vivimos.

Reportaje de prensa de José M. Nieves

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