Un avance en la física teórica ha llevado a una nueva comprensión de la formación de agujeros negros, lo que sugiere que pueden emerger puramente de los efectos gravitacionales sin requerir materia exótica. Este avance desafía las nociones de larga information derivadas de la relatividad common, donde se predice que las singularidades existen en el núcleo de los agujeros negros, lo que causa el desglose de las leyes físicas. Investigadores del Instituto de Ciencias del Cosmos de la Universidad de Barcelona (ICCUB) han presentado un marco matemático que demuestra que una serie infinita de correcciones gravitacionales de orden superior puede eliminar singularidades, allanando el camino para la existencia de agujeros negros regulares.
El nuevo modelo desafía suposiciones anteriores
Según el estudiar Publicado en Physics Letters B, los modelos tradicionales se basaron en la materia exótica, sustancias hipotéticas con densidad de energía negativa, para contrarrestar las singularidades. Sin embargo, esta nueva investigación establece que las modificaciones a las ecuaciones de Einstein, según lo predicho por la gravedad cuántica, es suficiente para generar agujeros negros sin singularidades. Los resultados indican que la gravedad pura por sí sola puede lograr este fenómeno, racionalizando el marco teórico requerido para explicar la formación de agujeros negros.
En una entrevista con Physics Letters B, Pablo A. Cano, un investigador del Departamento de Física y Astrofísica cuántica de ICCUB, fijadoa Phys.org que la belleza de la construcción es que se basa solo en las modificaciones de las ecuaciones de Einstein predichas naturalmente por la gravedad cuántica. No se necesitan otros componentes.
Aplicación al espacio-tiempo de mayor dimensión
La investigación se aplica principalmente a las dimensiones del espacio-tiempo de cinco o más debido a las simplificaciones técnicas en los cálculos. A pesar de esto, los científicos creen que conclusiones similares tendrían en el espacio-tiempo de cuatro dimensiones, alineándose con el universo físico como se entiende actualmente. Robie Hennigar, una investigadora de ICCUB, explicó a Phys.org, que la mayoría de los científicos están de acuerdo en que las singularidades de la relatividad common deben resolverse, aunque se sabe muy poco sobre cómo se podría lograr este proceso. Además, declaró que su trabajo proporciona el primer mecanismo para lograr esto de manera robusta, aunque bajo ciertas suposiciones de simetría.
Implicaciones para la astrofísica y la termodinámica
Más allá de abordar las singularidades, el estudio también evalúa las propiedades termodinámicas de estos agujeros negros, confirmando que se adhieren a la primera ley de la termodinámica. La robustez de este modelo teórico fortalece su aplicabilidad potencial a escenarios astrofísicos reales. Existen planes para examinar más a fondo las implicaciones en el espacio-tiempo de cuatro dimensiones, evaluar la estabilidad y explorar posibles firmas de observación de estos agujeros negros regulares.
Hennigar agregó además que aún no está claro cómo la naturaleza evita la formación de singularidades en el universo, pero esperan que su modelo les ayude a obtener una mejor comprensión de este proceso.
La investigación en curso continúa investigando el destino de la materia que cae en estos agujeros negros libres de singularidad, con expectativas de hallazgos significativos en el futuro cercano.
