Los físicos han descubierto un extraño giro del espacio-tiempo que puede imitar a los agujeros negros, hasta que te acercas demasiado. Conocidos como “solitones topológicos”, estas torceduras teóricas en el tejido del espacio-tiempo podrían estar al acecho en todo el universo, y encontrarlas podría impulsar nuestra comprensión de la física cuántica, según un nuevo estudio publicado el 25 de abril en la revista Physical Review D.
Los agujeros negros son quizás el objeto más frustrante jamás descubierto por la ciencia. La teoría general de la relatividad de Einstein predice su existencia, y los astrónomos saben cómo se forman: todo lo que se necesita es que una estrella masiva colapse por su propio peso. Sin otra fuerza disponible para resistirla, la gravedad sigue tirando hasta que todo el material de la estrella se comprime en un punto infinitamente pequeño, conocido como singularidad. Alrededor de esa singularidad hay un horizonte de eventos, un límite invisible que marca el borde del agujero negro. Cualquier cosa que cruce el horizonte de sucesos nunca podrá salir.
Pero el principal problema con esto es que los puntos de densidad infinita en realidad no pueden existir. Entonces, aunque la relatividad general predice la existencia de agujeros negros y hemos encontrado muchos objetos astronómicos que se comportan exactamente como predice la teoría de Einstein, sabemos que todavía no tenemos la imagen completa. Sabemos que la singularidad debe ser reemplazada por algo más razonable, pero no sabemos qué es ese algo.
Descubrir eso requiere una comprensión de la gravedad extremadamente fuerte a escalas extremadamente pequeñas, algo que se llama gravedad cuántica. Hasta la fecha, no tenemos una teoría cuántica de la gravedad viable, pero tenemos varios candidatos. Uno de esos candidatos es la teoría de cuerdas, un modelo que sugiere que todas las partículas que componen nuestro universo están realmente hechas de cuerdas diminutas que vibran.
Para explicar la amplia variedad de partículas que habitan nuestro universo, esas cuerdas no pueden simplemente vibrar en las tres dimensiones espaciales habituales. La teoría de cuerdas predice la existencia de dimensiones adicionales, todas enrolladas sobre sí mismas en una escala insondablemente pequeña, tan pequeña que no podemos decir que esas dimensiones están ahí.
Y ese acto de enrollar dimensiones espaciales adicionales a escalas increíblemente pequeñas puede conducir a objetos muy interesantes. En el nuevo estudio, los investigadores propusieron que estas dimensiones extra compactas pueden dar lugar a defectos. Como una arruga que no puedes quitar de la camisa por mucho que la planches, estos defectos serían imperfecciones estables y permanentes en la estructura del espacio-tiempo: un solitón topológico. Los físicos sugirieron que estos solitones se verían, actuarían y probablemente olerían como agujeros negros.
Los investigadores estudiaron cómo se comportarían los rayos de luz al pasar cerca de uno de estos solitones. Descubrieron que los solitones afectarían la luz casi de la misma manera que lo haría un agujero negro. La luz se doblaría alrededor de los solitones y formaría anillos orbitales estables, y los solitones proyectarían sombras. En otras palabras, las famosas imágenes del Event Horizon Telescope, que se acercó al agujero negro M87* en 2019, se verían casi exactamente iguales si fueran solitones en el centro de la imagen, en lugar de un agujero negro.
Pero de cerca el mimetismo terminaría. Los solitones topológicos no son singularidades, por lo que no tienen horizontes de eventos. Podrías acercarte tanto como quisieras a un solitón, y siempre podrías irte si quisieras (suponiendo que hayas empacado suficiente combustible).
Desafortunadamente, no tenemos agujeros negros lo suficientemente cerca como para excavar, por lo que solo podemos confiar en las observaciones de objetos distantes. Si alguna vez se descubren solitones topológicos, la revelación no solo sería una gran comprensión de la naturaleza de la gravedad, sino que también nos permitiría estudiar directamente la naturaleza de la gravedad cuántica y la teoría de cuerdas.
Fuente: Live Science.
