Un objeto idéntico a un agujero negro podría ser un nuevo tipo de estrella
Parece un agujero
negro y desvía la luz como un agujero negro, pero en realidad podría ser un
nuevo tipo de estrella. Esa es la nueva conclusión a la que se llegó en la
Universidad Johns Hopkins. Aunque el objeto misterioso es una construcción
matemática hipotética, las nuevas simulaciones sugieren que podría haber otros
cuerpos celestes en el espacio escondidos incluso de los mejores telescopios de
la Tierra. Los hallazgos acaban de publicarse en Physical Review D.
Nos sorprendió
mucho. El objeto parece idéntico a un agujero negro, pero sale luz de su punto
oscuro. La detección de ondas gravitacionales en 2015 sacudió el mundo de la
astrofísica porque confirmó la existencia de agujeros negros.
Inspirado por
esos hallazgos, el equipo de Johns Hopkins se dispuso a explorar la posibilidad
de otros objetos que pudieran producir efectos gravitatorios similares,
"pero que podrían pasar por agujeros negros cuando se observan con
sensores ultraprecisos en la Tierra. ¿Cómo sabrías cuando no es un agujero negro?
No tenemos una buena manera de probar eso. Estudiar objetos hipotéticos también
nos ayudará a resolverlo", indicó el coautor de este estudio y físico de
Johns Hopkins, Ibrahima Bah.
Las nuevas
simulaciones representan de manera realista un objeto que este equipo de Johns
Hopkins llama solitón topológico. Las simulaciones muestran un objeto que se ve
como una foto borrosa de un agujero negro desde lejos, pero como algo
completamente diferente de cerca. Es hipotético en esta etapa. Pero el hecho de
que el equipo pudiera construirlo utilizando ecuaciones matemáticas y mostrar
cómo se ve con simulaciones sugiere que podría haber otros tipos de cuerpos
celestes en el espacio escondidos incluso de los mejores telescopios de la
Tierra.
Los hallazgos
muestran cómo el solitón topológico distorsiona el espacio exactamente como lo
hace un agujero negro, pero se comporta diferente, ya que se revuelve y libera
rayos de luz débiles que no escaparían a la fuerte fuerza gravitatoria de un
agujero verdadero. La luz está fuertemente doblada, pero en lugar de ser
absorbida como lo sería en un agujero negro, se dispersa con movimientos
extraños hasta que en un punto regresa a de manera caótica. No ves un punto
oscuro. Ves mucho desenfoque, lo que significa que la luz está orbitando como
un loco alrededor de este extraño objeto.
El campo
gravitatorio de un agujero negro es tan intenso que la luz puede girar a su
alrededor a cierta distancia de su centro, de la misma manera que la Tierra lo
hace alrededor del sol. Esta distancia determina el borde de la sombra del
agujero, de modo que cualquier luz entrante golpeará fatalmente la región que
llamamos horizonte de eventos. Allí, nada puede escapar, ni siquiera la luz. El
equipo de Hopkins simuló varios escenarios utilizando imágenes del espacio
exterior como si hubieran sido capturadas con una cámara, colocando un agujero
negro y el solitón topológico frente a la lente.
Los resultados
produjeron imágenes distorsionadas debido a los efectos gravitacionales de los
cuerpos masivos. Estas son las primeras simulaciones de objetos de teoría de
cuerdas astrofísicamente relevantes, ya que podemos caracterizar las
distinciones entre un solitón topológico y un agujero negro como si un
observador los estuviera viendo en el cielo.
Motivados por
varios resultados de la teoría de cuerdas, descubrimos en 2021 formas de
construir solitones topológicos utilizando los principios de la relatividad
general de Einstein. Si bien no son predicciones de nuevos objetos, sirven como
los mejores modelos de cómo podrían verse en situaciones de gravedad cuántica,
como en comparación con los agujeros negros. Fueron creadas previamente modelos
de estrellas bosónicas, gravastars y otros elementos hipotéticos que podrían
ejercer efectos gravitatorios similares con formas exóticas de materia.
Pero esta nueva
investigación explica las teorías de los pilares del funcionamiento interno del
universo que otros modelos no. "Utiliza la teoría de cuerdas que
reconcilia la mecánica cuántica y la teoría de la gravedad de Einstein. Es el
comienzo de un maravilloso programa de investigación. Esperamos en el futuro
poder proponer genuinamente nuevos tipos de estrellas ultracompactas que
consistan en novedosas clases de estrellas de materia de la gravedad
cuántica" sostuvo Bah.
El equipo que ha
llevado a cabo esta investigación incluye al físico de Johns Hopkins Emanuele
Berti. El solitón topológico en las simulaciones se construyó por primera vez
en una investigación publicada en 2022 por el grupo de Bah.
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