Agujeros blancos, energía oscura y espacio-tiempo

Una nueva y provocadora investigación sugiere que los agujeros negros pueden transformarse en “agujeros blancos” al “otro lado” de la singularidad. Un agujero blanco es un objeto astrofísico hipotético que en vez de tragar materia y radiación, los expulsaría y quizá incluso le “devolvería tiempo” al universo, un concepto que desafía conocimientos tenidos hoy en día por incuestionables sobre los agujeros negros e incluso nociones de lo que consideramos lógica elemental e inamovible. Este estudio propone un vínculo revolucionario entre el tiempo y la energía oscura, que es la misteriosa fuerza que impulsa la aceleración de la expansión del universo.

El estudio lo han realizado Steffen Gielen, de la Universidad de Sheffield en el Reino Unido, y Lucía Menéndez Pidal, de la Universidad Complutense de Madrid (UCM) en España.

Los agujeros negros son zonas del espacio donde la gravedad es tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar. Según la teoría de la relatividad general de Einstein, cualquier persona que fuese atrapada por un agujero negro caería hacia su centro y sería destruida por inmensas fuerzas gravitatorias. Este centro, conocido como singularidad, es el punto en el que la materia de una antigua estrella gigante, que se derrumbó sobre sí misma hasta formar el agujero negro, queda tan aplastada que ocupa un punto infinitesimal. En esta singularidad se rompe nuestra comprensión del tiempo (el cual, teóricamente deja de transcurrir ahí) y de la física en general.

Valiéndose de las leyes de la mecánica cuántica, una teoría fundamental que describe la naturaleza del universo a nivel de átomos y partículas aún más pequeñas, el nuevo estudio propone un punto de vista teórico radicalmente distinto en el que, en vez de que una singularidad signifique el fin, representa un nuevo comienzo.

Los agujeros negros suelen describirse como una succión de todo, incluido el tiempo, hacia un punto de la nada. Los agujeros blancos serían su contrapartida y actuarían justo a la inversa, expulsando materia, energía y tiempo de vuelta al universo.

Recreación artística de un agujero blanco. (Ilustración: Philip Drury / University of Sheffield)

El estudio se basa en un modelo teórico simplificado de agujero negro, conocido como agujero negro plano. A diferencia de los agujeros negros típicos, que tienen forma esférica, el límite de un agujero negro plano es una superficie plana bidimensional. Las conclusiones a las que han llegado los autores del nuevo estudio sugieren que el mismo mecanismo podría aplicarse también a un agujero negro típico.

Los resultados del estudio muestran cómo, mediante las leyes de la mecánica cuántica, la singularidad del agujero negro se sustituye por una región de grandes fluctuaciones cuánticas (cambios diminutos y temporales en la energía del espacio) en la que el espacio y el tiempo no terminan. En vez de eso, el espacio y el tiempo pasan a una nueva fase denominada agujero blanco, una región teórica del espacio que funciona de forma opuesta a un agujero negro. Por tanto, un agujero blanco podría ser el lugar donde comienza el tiempo.

“Mientras que, en general, se piensa que el tiempo es relativo al observador, en nuestra investigación el tiempo deriva de la misteriosa energía oscura que está presente en todo el universo”, explica Gielen.

La energía oscura es una fuerza teórica que, según se cree, impulsa la aceleración de la expansión del universo.

El nuevo estudio podría abrir un camino hacia nuevas teorías fundamentales y avances revolucionarios en nuestro conocimiento del universo. Concretamente, sugiere nuevos enfoques para conciliar la gravedad con la mecánica cuántica.

El estudio se titula “Black Hole Singularity Resolution in Unimodular Gravity from Unitarity”. Y se ha publicado en la revista académica Physical Review Letters. (Fuente: NCYT de Amazings)