¿Podrían los Agujeros Negros encerrar a otros objetos como Matrioshkas? Conoce a las "Gravastars"
Una nueva solución a la teoría de la relatividad general de Albert
Einstein sugiere que hipotéticas estrellas gravitacionales que parecen
agujeros negros podrían estar anidadas unas dentro de otras.
Un reciente estudio de las soluciones a las ecuaciones de la teoría de Einstein indica que podrían existir estrellas teóricas denominadas “nestars”, las cuales se formarían de la acumulación de estrellas gravitacionales, o “gravastars”, análogas a las muñecas rusas de té conocidas como matrioshkas.
La teoría de la relatividad general de Einstein, formulada en 1915, es notable por la diversidad de fenómenos cósmicos que sus ecuaciones han logrado prever. De hecho, la observación empírica ha confirmado la realidad de diversos fenómenos.
Esta teoría no solo sugiere que la gravedad es el resultado de la distorsión del espacio-tiempo por parte de objetos masivos, sino que también ha dado pie a la conceptualización de los agujeros negros y las perturbaciones que generan, conocidas como ondas gravitacionales.
Por otro lado, existen conceptos como los agujeros blancos, opuestos a los agujeros negros, y los “agujeros de gusano”, que teóricamente podrían conectarlos, los cuales aún permanecen en el ámbito de lo hipotético dentro de la relatividad general. El futuro revelará si Einstein acertará una vez más en estos aspectos teóricos.
Una solución más de la Teoría de la Relatividad General
Otra idea teórica que surgió de la relatividad general en 2001 es el concepto de "gravastars", o cuerpos compactos con núcleos de energía oscura. La energía oscura es la fuerza que parece estar acelerando la expansión del universo.
En las gravastars, los científicos creen que la energía oscura ejercería una presión negativa para proteger a las estrellas contra sus propias fuerzas gravitacionales internas.
Y ahora, una nueva solución a la relatividad general sugiere otro aspecto de las llamadas gravastars. Podrían apilarse, uno dentro del otro, para crear una secuencia de "nestars".
Los agujeros negros
Tan solo un año después de que la comunidad científica recibiera la teoría de la relatividad general, y en medio de su servicio en el frente de la Primera Guerra Mundial, el físico alemán Karl Schwarzschild descubrió la primera solución a las ecuaciones de Einstein, sorprendiendo al propio Einstein, quien no esperaba una solución en muchos años.
La solución de Schwarzschild contenía dos elementos cruciales que más tarde llevarían al desarrollo del concepto de agujero negro. El científico alemán calculó que existiría un radio específico alrededor de un objeto masivo donde la velocidad de escape superaría la velocidad de la luz.
Para la mayoría de los objetos celestes, este radio de Schwarzschild se encontraría dentro de su estructura; tomando el Sol como ejemplo, este radio estaría a sólo 3 kilómetros de su núcleo, siendo que tiene un radio total de 700,000 kilómetros.
No obstante, si una estrella pudiera colapsar hasta un tamaño menor que su radio de Schwarzschild, se formaría un objeto cuya frontera externa ser��a impenetrable incluso para la luz. Este fenómeno es lo que condujo a la noción del horizonte de eventos de los agujeros negros.
Algo no cuadraba en la solución
Aún más curioso, la solución de Schwarzschild sugirió que podría haber un punto en el que la materia sea tan densa que incluso las propias ecuaciones de la relatividad general deban descomponerse. Esto se conoció como la singularidad central de un agujero negro, donde todas las teorías físicas conocidas dejan de tener significado.
Estos conceptos se verificaron en 1971 cuando la humanidad descubrió el primer agujero negro, seguido en la década de 2000 por el descubrimiento de que una potente fuente de radio en el corazón de la Vía Láctea es de hecho un agujero negro supermasivo con una masa 4.5 millones de veces la del Sol.
La forma visual de los agujeros negros, tal como la pinta la relatividad general, también fue confirmada en 2019 cuando el Event Horizon reveló una imagen de un anillo brillante de material alrededor del agujero negro supermasivo en el corazón de la galaxia Messier 87.
Un parecido peculiar
En el año 2001, se contempló por vez primera la idea de las gravastars, o “estrellas de condensado gravitacional”, como posibles sustitutos de los agujeros negros. Estas entidades presentan varias ventajas comparativas, siendo casi igual de compactas y ejerciendo una fuerza gravitacional en su superficie comparable a la de un agujero negro.
Sin embargo, las diferencias fundamentales son:
- La ausencia de horizontes de eventos, lo que implica que no atrapan la luz ni ocultan información tras una barrera unidireccional, y
- La inexistencia de singularidades en sus núcleos, donde se postula la presencia de centros de energía oscura en su lugar.
La estructura propuesta para las gravastars incluye una capa extremadamente fina de materia ordinaria, un fenómeno que aún desafía la comprensión científica. Las nestars proponen una alternativa, sugiriendo que un proceso de “apilamiento” resultaría en una capa de materia más espesa.
Que las ecuaciones de la relatividad general de Einstein permitan la existencia teórica de ciertos objetos celestes no garantiza su presencia real en el universo. Investigaciones de este tipo son valiosas, incluso si la hipótesis principal no prospera, ya que abren caminos fascinantes derivados de una teoría que fue concebida hace más de un siglo.
Es asombroso considerar que, a un siglo de que Schwarzschild ofreciera la primera solución a las ecuaciones de campo de Einstein, aún sea posible descubrir nuevas soluciones que expandan nuestro entendimiento del cosmos.