¿Agujeros negros como Universos?

Segun un nuevo trabajo, los agujeros negros podrian contener Universos enteros.

¿Los Agujeros negros pueden albergar sus propios universos?

Los agujeros negros puede contener todo un universo dentro de ellos, de acuerdo con la teoría de teoria gravedad cuántica de loop.

Cuando un agujero negro (AN) 'ingiere' materia, podría caer en otro universo que existe en su interior, o quedar atrapada dentro de un 'agujero de gusano', como conexión a un segundo AN, segun este nuevo estudio.

Qué hay en el interior de un AN es uno de los mayores misterios de la física. La teoría de la Relatividad General predice que en los AN  toda la materia se encuentra en su interior aplastada en un punto de densidad infinita llamada 'singularidad'. El problema es que en esas condiciones, 'las cosas no responden desde el punto de vista matemático', dice Christian Böhmer, del University College de Londres, en el Reino Unido. 'Nos gustaría que la singularidad pudiera ser suprimida'.

Descripcion de la anatomía de un agujero negro rotacional o de 'Kerr'.

Muchos investigadores creen que es necesaria una nueva teoria, que pueda unir a la teoría general de la Relatividad y la gravedad cuántica, para resolver el problema. La teoría de las Cuerdas es la más popular de estas alternativas.

Pero Böhmer y su colega Kevin Vandersloot de la Universidad de Portsmouth en el Reino Unido utilizan un enfoque diferente llamado 'gravedad cuántica de loop', que define el espacio-tiempo como una red de enlaces que conectan pequeñas regiones del espacio.

La gravedad cuántica de loop ha sido utilizada antes para hacer frente a la singularidad que parece haber ocurrido en el origen de nuestro universo (el Big Bang). Sugiere que en lugar de una gran explosión, un anterior universo podría haber colapsado y luego explotó de nuevo hacia el exterior como un 'gran salto'.

Soluciones bizarras Una repulsión similar apareció cuando se usó el enfoque de loop cuántico aplicado anteriormente en el interior de un agujero negro con propiedades particulares. Estos estudios sugirieron que había una frontera que bloqueaba de una manera repulsiva la acumulacion de materia en la singularidad.

A pesar de ello, Böhmer y Vandersloot querían ver qué ocurre si se aplica la gravedad cuántica de loop a un agujero negro en general. Por la estructura de las ecuaciones de la gravedad cuántica de loop, no se puede resolver exactamente la parte interior de cada agujero negro, por lo que los investigadores utilizaron computadoras para simular lo que le pasaría a la materia cayendo.

'Estamos muy sorprendidos por los resultados,' dice Böhmer. En lugar de una frontera alrededor de la singularidad, se hallaron dos tipos de soluciones - un tanto bizarras, que sustituyeron a la singularidad.

Böhmer cuenta de que un conjunto de respuestas parecían al llamado 'Universo Nariai', un modelo matemático de universo permitido por la relatividad general en la que el universo se expande en una sola dirección espacial. (Nuestro universo parece ser un 'espacio de Sitter', porque se expande en tres dimensiones, de modo que las galaxias lejanas e alejan de nosotros, no importa hacia dónde nos fijamos en el cielo.)

Universo infinito

'El interior de AN se convierte en un universo', dice Böhmer. En lugar de caer en una singularidad, viajaría para siempre en este universo Nariai, que es infinito, a pesar de que está dentro de un AN de dimensiones finitas.

El otro conjunto de soluciones a  que se llegó es a un túnel de conexión entre las bocas de dos AN. El túnel es una reminiscencia del agujero de gusano, una hipotética característica del espacio-tiempo que conecta dos puntos distantes a través de un acceso directo. En este caso, no es aún claro lo que le sucedería a la materia que entre, pero podría oscilar hacia adelante y hacia atrás dentro de las bocas de los dos AN.

Un agujero negro podria contener su propio universo.                                                                         Ilustración: XMM-Newton/ESA/NASA

El nuevo estudio es un 'importante paso adelante', dice Carlo Rovelli del Centro de Física Teórica de Marsella, Francia.

Inherentemente inestable

'La idea de la aplicación de la gravedad cuántica de loop para resolver la singularidad en el centro de un agujero negro se inició hace algún tiempo, pero se está llegando a una etapa de madurez, donde uno puede en efecto, calcular cómo el espacio-tiempo en el centro de un agujero negro podría ser'.

Otros cosmologos, sin embargo, dicen que el nuevo trabajo no podrá acabar realmente con el problema de las singularidades en el agujero negro. Dicen que un universo Nariai es intrínsecamente inestable, por lo que a la larga colapsaría o bien se convertiria en un universo de Sitter - lo que no termina de explicar nada.

Si esta investigación es así, entonces los AN pueden contener sus propios universos, y estos probablemente tambien contengan sus propios AN, que podrían contener sus propios universos… en un bucle infinito.