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Los agujeros negros pueden no existir, pero las bolas de pelusa sí, sugiere la teoría salvaje

Imagen: © Shutterstock

Los agujeros negros son, con mucho, los objetos más misteriosos del universo. Son objetos del cosmos donde todo nuestro conocimiento de la física se rompe por completo.

Y, sin embargo, a pesar de su aparente imposibilidad, existen. ¿Pero qué pasa si estos monstruos gravitacionales no son agujeros negros en absoluto, sino el equivalente cósmico de bolas de cuerda vibrantes y difusas?

Una nueva investigación sugiere que ese puede ser el caso, y que con las próximas observaciones es posible que podamos verlas.

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El problema de los agujeros negros

Los agujeros negros aparecen en la teoría general de Einstein relatividad y, por supuesto, simplemente no deberían existir. En esa teoría, si un grupo de materia se reduce a un volumen lo suficientemente pequeño, entonces gravedad puede volverse abrumadoramente fuerte. Esta increíble compresión gravitacional puede superar a cualquiera de las otras cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza - como la fuerte fuerza nuclear que mantiene unido ese grupo de materia. Una vez que se alcanza un cierto umbral crítico, el grupo de materia simplemente se aprieta y aprieta, comprimiéndose en un punto infinitamente diminuto.

Ese punto infinitamente diminuto se conoce como la singularidad, y está rodeado por una superficie conocida como horizonte de eventos, el lugar donde la atracción hacia adentro de la gravedad excede la velocidad de la luz.

Por supuesto, no existe tal cosa como un punto infinitamente pequeño, por lo que esta imagen parece incorrecta. Pero a mediados del siglo XX, los astrónomos comenzaron a encontrar objetos que parecían agujeros negros, actuaban como agujeros negros y probablemente también olían a agujeros negros.. A pesar de su imposibilidad, allí estaban, flotando alrededor del universo.

Y ese no es el único problema. En 1976, el físico Stephen Hawking se dio cuenta de que los agujeros negros no son completamente negros. Debido a la rareza de mecánica cuántica , los agujeros negros se evaporan lentamente. Esto llevó a una paradoja: toda la información que cae en un agujero negro queda encerrada en su interior. Pero la radiación de Hawking no se lleva esa información al menos, hasta donde entendemos.el agujero negro finalmente se evapora, ¿qué sucede con toda esa información?

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Una solución fibrosa

A lo largo de las décadas, los físicos teóricos han trabajado arduamente para encontrar algo, cualquier cosa, para explicar los agujeros negros. Algo que explique la paradoja de la información y algo para reemplazar la singularidad con matemáticas que funcionen.

Entre esos teóricos están los que están trabajando teoría de cuerdas , que es un modelo del universo que reemplaza todas las partículas y fuerzas que amas con cuerdas vibrantes subatómicas. En la teoría de cuerdas, estas cuerdas son los componentes fundamentales de asunto en el universo, pero no podemos verlas como cadenas porque son muy pequeñas. Ah, y para que las matemáticas de la teoría de cuerdas funcionen, debe haber dimensiones adicionales, todas pequeñas, todas enrolladas sobre sí mismas paraescalas subatómicas para que tampoco las veamos.

La teoría de cuerdas afirma ser una teoría de todo, capaz de explicar todo tipo de partícula, todo tipo de fuerza y ​​básicamente todo en el universo y, para completar, todo el universo mismo.

De modo que la teoría de cuerdas debería poder explicar lo inexplicable: debería poder reemplazar los agujeros negros con algo menos aterrador.

Y, de hecho, los teóricos de cuerdas han propuesto un reemplazo menos aterrador para los agujeros negros. Se llaman bolas de pelusa.

Desenredando el hilo

En la teoría de cuerdas, los agujeros negros no son ni negros ni agujeros. En cambio, la mejor metáfora para explicar qué es una bola de pelusa es mirar otro objeto compacto y extraño en el universo: estrellas de neutrones .

Las estrellas de neutrones son lo que sucede cuando un objeto no tiene suficiente gravedad para comprimirse en lo que llamamos un agujero negro. Dentro de una estrella de neutrones, la materia se comprime en su estado de mayor densidad posible. Los neutrones son uno de los componentes fundamentales de átomos , pero por lo general juegan junto con otras partículas como protones y electrones. Pero en una estrella de neutrones, ese tipo de camaradería atómica se rompe y se disuelve, dejando atrás solo neutrones apiñados lo más apretados posible.

Con fuzzballs, las cuerdas fundamentales dejan de trabajar juntas y simplemente se apiñan, convirtiéndose en una gran bola de hilos. Una bola de fuzz.

Las bolas de pelusa no están completamente desarrolladas, ni siquiera en teoría, porque por muy genial que suene la teoría de cuerdas, nadie ha podido encontrar una solución matemática completa para ello, por lo que las bolas de pelusa no son solo borrosas en la realidad física,pero también difuso en la posibilidad matemática.

Aún así, es posible que podamos encontrar bolas de confusión con las próximas encuestas, como se describe en un artículo de revisión publicado el 27 de octubre en la revista preprint arXiv . Recién ahora estamos comenzando a pasar de probar la existencia de agujeros negros y hacia

probando los detalles de cómo se comportan, y nuestra mejor manera de hacerlo es a través de ondas gravitacionales.

Cuando los agujeros negros chocan y se fusionan, liberan un tsunami de ondas gravitacionales, que atraviesan el cosmos y finalmente llegan a nuestros detectores Tierra . Para todas las docenas de fusiones de agujeros negros que hemos presenciado hasta ahora, la firma de ondas gravitacionales es exactamente lo que la relatividad general predice que harán los agujeros negros.

Pero los instrumentos futuros, como el avanzado Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser LIGO y la Antena espacial del interferómetro láser un detector de ondas gravitacionales propuesto basado en el espacio, podrían tener la sensibilidad para diferenciar entre agujeros negros normales y bolas de pelusa fibrosa.Digo "podría" porque diferentes modelos de bolas de fuzz predicen diferentes variaciones del comportamiento estándar de los agujeros negros.

Si podemos encontrar evidencia de bolas de pelusa, no solo respondería a la pregunta de qué son realmente los agujeros negros; revelaría algunos de los fundamentos más profundos de la naturaleza.

Publicado originalmente en Rhythm89.