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por Alison Satake
20
Diciembre 2018
del Sitio Web
LSU
traducción de
Tendencias 21
24
Diciembre 2018
del Sitio Web
Tendencias21
Versión original en ingles
Representación artística de los efectos de
gravedad quántica de bucle en un agujero negro.
La
mitad inferior de la imagen muestra el agujero negro que,
según
la relatividad general, atrapa todo, incluida la luz.
La
gravedad quántica de bucles,
una
teoría que extiende la relatividad general de Einstein
utilizando la mecánica quántica, supera este tremendo impulso
y
libera todo lo que se muestra en la mitad superior de la imagen,
resolviendo así el problema fundamental
de la
singularidad del agujero negro.
Crédito: A. Corichi y JP Ruiz. LSU.
Una nueva
teoría científica
demuestra que la
singularidad
del agujero
negro no existe.
Según este
modelo, el universo
en el que
vivimos sería el resultado
del colapso de
un universo anterior...
Cuando las estrellas se colapsan, pueden crear
agujeros negros que están presentes
en todo el universo:
son objetos
misteriosos con un borde exterior llamado horizonte de eventos
que lo atrapa todo, incluida la luz.
La teoría de la
relatividad general de Einstein predijo que una vez que un
objeto cae dentro de un
horizonte de eventos, termina en el
centro del agujero negro, llamado
singularidad, donde se aplasta
por completo.
En este punto de la singularidad, la atracción gravitatoria es
infinita y todas las leyes conocidas de la física se rompen,
incluida la teoría de Einstein.
En las últimas décadas,
los científicos han estado preguntándose si las singularidades
realmente existen, mediante complejas ecuaciones matemáticas que
hasta ahora no han logrado despejar la incógnita.
El profesor asociado del Departamento de Física y Astronomía de la
Universidad del Estado de Louisiana (LSU), Parampreet
Singh, y sus colaboradores, han desarrollado nuevas ecuaciones
matemáticas que van más allá de la teoría de la relatividad general
de Einstein y superan su limitación clave:
la singularidad
central de agujeros negros...
La investigación,
publicada en Physical Review Letters (Quantum
Transfiguration of Kruskal Black Holes) y Physical
Review D (Quantum
Extension of the Kruskal Spacetime), ha sido destacada
por los editores de la American Physical Society.
Gravedad
quántica de bucles
En la década de los 90, los científicos desarrollaron una teoría
llamada
gravedad quántica de bucles que
combina las leyes de la física microscópica, o la mecánica quántica,
con la gravedad, lo que explica la dinámica del espacio y el tiempo.
Las nuevas ecuaciones de
estos autores describen los agujeros negros en la gravedad quántica
de bucle y demuestran que la singularidad del agujero negro no
existe.
"En la teoría de
Einstein, el espacio-tiempo es un tejido que puede dividirse tan
pequeño como queramos. Esto es esencialmente la causa de la
singularidad, donde el campo gravitatorio se vuelve infinito.
En la gravedad
quántica de bucles, el tejido del espacio-tiempo tiene una
estructura similar, que no se puede dividir más allá de la
baldosa más pequeña.
Mis colegas y yo
hemos demostrado que este es el caso dentro de los agujeros
negros y, por lo tanto, no hay singularidad", explica Singh.
En lugar de la
singularidad, la gravedad quántica de bucle predice un embudo hacia
otra rama del espacio-tiempo.
"Estas unidades de
geometría tipo baldosas, llamadas 'excitaciones quánticas', que
resuelven el problema de la singularidad, son órdenes de
magnitud más pequeñas de las que podemos detectar con la
tecnología actual, pero tenemos ecuaciones matemáticas precisas
que predicen su comportamiento", añade Abhay Ashtekar, otro de
los investigadores, que es además es uno de los padres
fundadores de la gravedad quántica de bucles.
"En LSU, hemos estado desarrollando técnicas computacionales de
vanguardia para extraer las consecuencias físicas de estas
ecuaciones físicas mediante el uso de superordenadores, lo que
nos acerca más a probar de manera confiable la gravedad
quántica", especifica Singh.
Fallo de
Einstein
La teoría de Einstein falla no solo en el centro de
los agujeros negros, sino también en explicar cómo se creó el
universo a partir de la singularidad
del Big Bang.
Por lo tanto, hace una
década, Ashtekar, Singh y sus colaboradores comenzaron a extender la
física más allá del Big Bang e hicieron nuevas predicciones
utilizando la gravedad quántica de bucles.
Usando las ecuaciones
matemáticas y las técnicas computacionales de la gravedad quántica
de bucle, mostraron que el Big Bang es reemplazado por el "Big
Bounce".
El
Big Bounce (Gran Rebote) es un
modelo científico relacionado con la formación del Universo
conocido, según el cual el Big Bang fue el resultado del colapso
de un universo anterior...
Esto sugiere que
podríamos estar viviendo en el primero de todos los universos, pero
es posible que estemos viviendo en el universo número dos mil
millones (o cualquiera de una secuencia infinita de universos).
Pero, el problema de superar la singularidad del agujero negro es
excepcionalmente complejo, advierten los investigadores.
"El destino de los
agujeros negros en una teoría quántica de la gravedad es, en mi
opinión, el problema más importante en la física teórica",
señala Jorge Pullin, profesor de física teórica de Horace Hearne
en LSU, quien no formó parte de este estudio.
Referencias
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