‘Agujeros blancos’ pueden ser ingrediente secreto de la materia oscura

Los agujeros blancos, teóricamente los opuestos de los agujeros negros, podrían constituir una porción importante de la materia oscura que se cree engrosa la mayor parte de la materia en el cosmos.

Según encuentra un estudio reciente, algunos de estos extraños objetos cósmicos incluso pueden ser anteriores al Big Bang.

Los agujeros negros poseen tirones gravitacionales tan poderosos que ni siquiera la luz, la cosa más rápida del universo, puede escapar de ellos. El límite esférico invisible que rodea el núcleo de un agujero negro que marca su punto de no retorno se conoce como su horizonte de sucesos.

Un agujero negro es una predicción de la teoría de la relatividad general de Einstein. Otro se conoce como agujero blanco, que es como un agujero negro a la inversa: mientras que nada puede escapar del horizonte de sucesos de un agujero negro, nada puede entrar en el horizonte de sucesos de un agujero blanco.

Investigaciones previas sugirieron que los agujeros negros y los agujeros blancos están conectados, y la materia y la energía caen en un agujero negro que emerge potencialmente de un agujero blanco en cualquier otro lugar del cosmos o en otro universo completamente.

En 2014, Carlo Rovelli, físico teórico de la Universidad de Aix-Marseille en Francia, y sus colegas sugirieron que los agujeros negros y los agujeros blancos podrían estar conectados de otra manera: cuando los agujeros negros se mueren, podrían convertirse en agujeros blancos, informa Space.com.

En la década de 1970, el físico teórico Stephen Hawking calculó que todos los agujeros negros deberían evaporar la masa emitiendo radiación. Se espera que los agujeros negros que pierden más masa de la que obtienen se encojan y finalmente se desvanezcan.

Sin embargo, Rovelli y sus colegas sugirieron que la reducción de los agujeros negros no podría desaparecer si la estructura del espacio y el tiempo fuera cuántica, es decir, de cantidades indivisibles conocidas como cuantos. El espacio-tiempo es cuántico en la investigación que busca unir la relatividad general, que puede explicar la naturaleza de la gravedad, con la mecánica cuántica, que puede describir el comportamiento de todas las partículas conocidas, en una sola teoría que puede explicar todas las fuerzas del universo.

En el estudio de 2014, Rovelli y su equipo sugirieron que, una vez que un agujero negro se evaporara hasta el punto de no poder contraerse más porque el espacio-tiempo no podía ser comprimido en algo más pequeño, el agujero negro moriría rebotando para formar un agujero blanco.

«Nos topamos con el hecho de que un agujero negro se convierte en un agujero blanco al final de su evaporación», dijo Rovelli.

Hoy en día se cree que los agujeros negros se forman cuando las estrellas masivas mueren en explosiones gigantes conocidas como supernovas, que comprimen sus cadáveres en los puntos infinitamente densos conocidos como singularidades en los corazones de los agujeros negros. Rovelli y sus colegas calcularon previamente que se necesitaría un agujero negro con una masa igual a la del sol aproximadamente un billón de veces la edad actual del universo para convertirse en un agujero blanco.

Sin embargo, trabajos previos en los años 1960 y 1970 sugirieron que los agujeros negros también podrían haberse originado dentro de un segundo después del Big Bang, debido a fluctuaciones aleatorias de densidad en el universo recién nacido caliente y en rápida expansión. Las áreas donde estas fluctuaciones concentran la materia juntas podrían haberse colapsado para formar agujeros negros. Estos llamados agujeros negros primordiales serían mucho más pequeños que los agujeros negros de masa estelar, y podrían haber muerto para formar agujeros blancos dentro de la vida del universo, anotan Rovelli y sus colegas.

Incluso los agujeros blancos con diámetros microscópicos podrían ser bastante masivos, del mismo modo que los agujeros negros más pequeños que un grano de arena pueden pesar más que la luna. Ahora, Rovelli y la coautora del estudio, Francesca Vidotto, de la Universidad del País Vasco, sugieren que estos agujeros blancos microscópicos podrían constituir materia oscura.

Aunque se cree que la materia oscura constituye cinco sextos de toda la materia del universo, los científicos no saben de qué está hecha. Como su nombre sugiere, la materia oscura es invisible; no emite, refleja o incluso bloquea la luz. Como resultado, la materia oscura solo puede rastrearse actualmente a través de sus efectos gravitacionales sobre la materia normal, como la que compone las estrellas y las galaxias. La naturaleza de la materia oscura es actualmente uno de los mayores misterios en la ciencia.

La densidad local de la materia oscura, como sugiere el movimiento de las estrellas cerca del sol, es aproximadamente el 1 por ciento de la masa del sol por parsec cúbico, que es aproximadamente 34,7 años luz cúbicos. Para dar cuenta de esta densidad con agujeros blancos, los científicos calcularon en el nuevo estudio que un pequeño agujero blanco –mucho más pequeño que un protón y una millonésima de gramo, que es igual a la masa de «media pulgada de un cabello humano», dijo Rovelli– es necesario por cada 10.000 kilómetros cúbicos.

Estos agujeros blancos no emitirían ninguna radiación, y debido a que son mucho más pequeños que una longitud de onda de luz, serían invisibles. Si un protón impactara en uno de estos agujeros blancos, el agujero blanco «simplemente lo rebotaría», dijo Rovelli. «No pueden tragar nada». Si un agujero negro encontrara uno de estos agujeros blancos, el resultado sería un agujero negro más grande, agregó.

Como si la idea de los agujeros blancos invisibles y microscópicos de los albores del tiempo no fuera lo suficientemente salvaje, Rovelli y Vidotto sugirieron además que algunos agujeros blancos en este universo podrían ser anteriores al Big Bang. La investigación futura explorará cómo esos agujeros blancos de un universo anterior podrían ayudar a explicar por qué el tiempo fluye solo hacia adelante en este universo actual y no también al revés, dijo.

Rovelli y Vidotto detallaron sus hallazgos en línea el 11 de abril en un documento presentado al concurso anual de Gravity Research Foundation para ensayos sobre gravitación.

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