Como expliqué es un
artículo anterior, nuestras dos teorías físicas fundamentales, la
relatividad general y la mecánica cuántica, predicen infinitos, lo que no
agrada a los físicos. La relatividad general lo hace en las singularidades
gravitatorias: el Big Bang y los agujeros negros. La
mecánica cuántica, en la energía del vacío y las cantidades que deben ser
renormalizadas en la teoría cuántica de campos.
Hasta hace poco, la teoría de los agujeros negros, formulada por Subrahmanyan Chandrasekhar en 1930, afirmaba esto: cuando una estrella 30 a 70 veces más masiva que el sol sufre una explosión de supernova, expulsa gran parte de su masa, pero una parte (al menos 3,8 veces más masiva que el sol) colapsa hasta tal punto, que pasa a ocupar un volumen nulo, que por tanto tendrá una densidad literalmente infinita.
En 2001, los físicos Pawel
Mazur y Emil Mottola intentaron combinar la relatividad
general y la mecánica cuántica para eliminar los infinitos asociados a los
agujeros negros. Según su teoría, al colapsar una estrella masiva que, de
acuerdo con las hipótesis anteriores, habría dado lugar a un agujero negro, la
introducción de efectos cuánticos impediría el colapso total de la materia, lo
que daría lugar a un objeto diferente: un gravastar:
una estrella condensada de vacío gravitacional.
Por el momento, la existencia de
los gravastares es una elucubración teórica que da lugar a tres
posibilidades:
- Que los gravastares no existan. Aunque sean teóricamente posibles, podría ser que no existieran.
- También podría ser que todos los objetos que hasta ahora hemos
considerado agujeros negros no lo fueran, sino que en
realidad serían gravastares.
- Por último, quizá existan en el universo a la vez gravastares
y agujeros negros, si las dos teorías que predicen la
existencia de estos dos tipos de objetos fueran aplicables en la práctica.
¿Qué diferencia un gravastar de
un agujero negro?
- Los agujeros negros tienen en su interior una masa muy grande (varias
masas solares) concentrada en un punto. En los gravastares
esa materia se concentraría en una superficie esférica de espesor muy
pequeño, en cuyo interior habría una burbuja
de espacio vacío del tipo De Sitter, que es compatible con
la relatividad general. No habría, por tanto, una singularidad. Aunque la
materia tendería a concentrarse más, el espacio tipo De Sitter tiende a
expandirse, por lo que los dos efectos podrían terminar equilibrados.
- Los agujeros negros tienen horizonte de
sucesos: la distancia al centro a la que la velocidad de
escape sería igual a la velocidad de la luz. Más cerca del centro, ni
siquiera la luz podría escapar de un agujero negro (de ahí su nombre). Los
gravastares, sin embargo, no tendrían horizonte de sucesos.
- Los agujeros negros no tienen
estructura interna. Como toda su materia está colapsada en un punto
geométrico, el resto del agujero negro está vacío, a menos que reciba un
aporte adicional de materia. Los gravastares, sin embargo,
podrían tener varias estructuras internas compatibles con su existencia.
En un
artículo publicado en febrero de 2024 en la revista Classical and Quantum Gravity, un
estudiante de doctorado (Daniel Jampolsky) y su director (Luciano
Rezolla), señalan que la estructura interna de un gravastar podría estar
formada por varias capas alternadas de materia y de vacío tipo De Sitter,
lo que le daría una estructura parecida a una matrioska, una de esas muñecas rusas que
contienen en su interior varias muñecas más, cada vez más pequeñas. Los
autores del artículo llaman “nestar”
(nested gravastar) a esas entidades.
¿Podremos distinguir si lo que
hasta ahora hemos considerado agujeros negros son en realidad gravastares,
nestares, o cualquier otra cosa que se nos ocurra? Lo dudo. Para ello
tendríamos que ser capaces de investigar el interior de los supuestos agujeros
negros, y no creo que en muchos miles de años estemos en condiciones de
hacerlo, si es que alguna vez lo logramos. Pero los físicos parecen empeñados
en formular teorías matemáticas que nadie puede comprobar, o simulaciones no
validadas, y presentarlas como si fueran parte de la ciencia. Sin duda se
divierten mucho haciéndolo, pero ¿tenemos que pagarles para que lo hagan?
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Manuel Alfonseca
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