Un objeto escurridizo en el espacio ha planteado un enigma para los científicos. Parece un agujero negro; actúa como un agujero negro; incluso puede oler como un agujero negro. Pero tiene una diferencia crucial: no tiene un horizonte de eventos, lo que significa que puedes escapar de sus garras gravitatorias si te esfuerzas lo suficiente.
Se llama estrella Buchdahl y es el objeto más denso que puede existir en el universo sin convertirse en un agujero negro. Pero nadie ha observado nunca uno, lo que genera dudas sobre si estos objetos misteriosos realmente existen. Ahora, un físico puede haber descubierto una nueva propiedad de las estrellas Buchdahl que podría ayudar a responder eso.
Viajes de agujeros negros
En general, los astrónomos están de acuerdo en que existen agujeros negros. Vemos evidencia de ellos dondequiera que miremos, incluida la liberación de ondas gravitacionales cuando chocan y las sombras dramáticas que crean en los materiales circundantes. Los astrónomos también entienden cómo se forman los agujeros negros: son los restos del colapso gravitatorio catastrófico de estrellas masivas. Cuando las estrellas gigantes mueren, ninguna fuerza en la naturaleza es capaz de sostener el propio peso de las estrellas, por lo que estos gigantes condenados siguen aplastándose hasta el infinito.
Sin embargo, lo que los astrónomos actualmente no entienden es cuán comprimido puede llegar a estar un objeto sin convertirse en un agujero negro. Sabemos de enanas blancas, que contienen la masa de un sol en un volumen equivalente a la Tierra, y sabemos de estrellas de neutrones, que comprimen todo eso aún más en el volumen de una ciudad. Pero no sabemos si hay algo aún más pequeño que evite el destino de convertirse en un agujero negro.
Estrellas Buchdahl
En 1959, el físico germano-australiano Hans Adolf Buchdahl exploró cómo una “estrella” altamente idealizada, representada como una gota de material perfectamente esférica, podría comportarse al comprimirse tanto como fuera posible. A medida que la mancha se hacía cada vez más pequeña, su densidad aumentaba, lo que hacía que su propia atracción gravitatoria fuera aún más intensa. Usando las herramientas de la teoría general de la relatividad de Einstein, Buchdahl encontró un límite inferior absoluto para el tamaño de esa gota.
Ese radio especial es igual a 9/4 veces la masa de la gota, multiplicada por la constante gravitacional de Newton, todo dividido por la velocidad de la luz al cuadrado. El límite de Buchdahl es importante porque define el objeto más denso posible que aún puede evitar convertirse en un agujero negro. Debajo de eso, la gota de material siempre debe convertirse en un agujero negro, al menos en la teoría de la relatividad.
Viviendo al límite
Encontrar objetos exóticos que lleguen justo al borde de ese límite, las llamadas estrellas de Buchdahl, se ha convertido en un pasatiempo popular tanto para teóricos como para observadores. Ahora, Naresh Dadhich, físico del Centro Interuniversitario de Astronomía y Astrofísica en Pune, India, puede haber descubierto una propiedad sorprendente que tienen las estrellas Buchdahl. Dadhich analiza esta propiedad en un nuevo documento enviado el 11 de diciembre al servidor de preimpresión arXiv.org. Dadhich, que llama a las estrellas Buchdahl “imitadores de agujeros negros” porque sus propiedades observables serían casi idénticas, estudió lo que sucede con la energía de una estrella hipotética cuando comienza a colapsar en una estrella Buchdahl.
“A medida que la estrella colapsa, recoge energía potencial gravitatoria, que es negativa porque la gravedad es atractiva”, explicó Dadhich. Al mismo tiempo, el interior de la estrella gana energía cinética a medida que todas las partículas se ven obligadas a empujar entre sí en un volumen más pequeño.
Cuando la estrella alcanza el límite de Buchdahl, Dadhich encontró una relación sorprendente pero familiar: la energía cinética total era igual a la mitad de la energía potencial. Esta relación se conoce como el teorema virial y se aplica a numerosas situaciones en astronomía donde la fuerza de la gravedad está en equilibrio con otras fuerzas. Esto significa que, teóricamente, una estrella Buchdahl podría existir como un objeto estable con propiedades conocidas y bien entendidas. Este hallazgo sugiere que las estrellas teóricas de Buchdahl realmente pueden estar ahí fuera y podrían conducir a conocimientos sobre el funcionamiento interno de los agujeros negros.
“Siempre ha habido intentos de definir objetos que estén lo más cerca posible de los agujeros negros”, dijo Dadhich en un correo electrónico a Live Science. “El horizonte de sucesos de un agujero negro bloquea nuestra visión de lo que hay dentro. Pero podemos interactuar con una estrella Buchdahl y estudiar de qué está hecha, lo que puede darnos pistas sobre cómo son los interiores de los agujeros negros”.
Encontrar una estrella de Buchdahl es otro asunto. Hasta la fecha, no se conoce ningún arreglo de materia que pueda crear una estrella de Buchdahl. Pero el trabajo de Dadhich apunta hacia un camino a seguir para comprender cómo podrían funcionar. Se necesitarán más investigaciones para descubrir qué otras propiedades podrían tener estos objetos exóticos y qué podrían decirnos sobre los agujeros negros.
Fuente: Live Science.
