Agencias, Ciudad de México.- Teóricamente es posible que los agujeros negros existan en pares perfectamente equilibrados -mantenidos en equilibrio por una fuerza cosmológica- imitando un solo agujero negro, ha revelado un estudio.
Las teorías convencionales sobre los agujeros negros, basadas en la teoría de la relatividad general de Einstein, suelen explicar cómo los agujeros negros estáticos o giratorios pueden existir por sí solos, aislados en el espacio. Los agujeros negros en pares eventualmente se verían frustrados por la gravedad que los atraería y colisionaría entre sí.
Sin embargo, esto es cierto si se supone que el Universo está quieto. Pero ¿qué pasa con uno que está en constante movimiento? ¿Podrían existir pares de agujeros negros en armonía en un Universo en constante expansión, tal vez disfrazados de uno solo?
“El modelo estándar de cosmología supone que el Big Bang dio origen al Universo y que, hace aproximadamente 9.800 millones de años, quedó dominado por una fuerza misteriosa, denominada ‘energía oscura’, que acelera el Universo a un ritmo constante”, dice en un comunicado el profesor Oscar Dias de la Universidad de Southampton.
Los científicos se refieren a esta fuerza misteriosa como una “constante cosmológica”. En un Universo explicado por la teoría de Einstein con una constante cosmológica, los agujeros negros se encuentran inmersos en un fondo cosmológico acelerado. Esto mueve los objetivos teóricos sobre cómo los agujeros negros pueden interactuar y existir juntos.
A theoretical analysis presents the first four-dimensional multi-black hole solution of general relativity with a positive cosmological constant
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A través de métodos numéricos complejos, un equipo liderado por la Universidad de Sotuhampton muestra que dos agujeros negros estáticos -que no giran- pueden existir en equilibrio: su atracción gravitacional se compensa con la expansión asociada con una constante cosmológica.
Incluso en la aceleración de un Universo en constante expansión, los agujeros negros permanecen encerrados a una distancia fija unos de otros. Por mucho que la expansión intente separarlos, la atracción gravitacional lo compensa.
“Visto desde lejos, un par de agujeros negros cuya atracción se ve compensada por la expansión cósmica parecerían un solo agujero negro. Podría ser difícil detectar si se trata de un solo agujero negro o de un par de ellos”, comenta el profesor Dias, autor de la investigación.
Por primera vez, se afirma que la unicidad falla en las soluciones de la ecuación de Einstein en ausencia de campos de materia. Este fallo requiere una constante cosmológica positiva, un componente energético que podría explicar la expansión acelerada del Universo. Se cree que estos nuevos y exóticos agujeros negros binarios estáticos son equilibrios inestables y, por lo tanto, no se espera que sean relevantes en la naturaleza. Sin embargo, Dias y sus colegas señalan que cuando se permite que los agujeros negros giren, es posible que su interacción de giro estabilice las soluciones. Esto plantea la fascinante posibilidad de tener un par aislado de agujeros negros de masa solar en nuestro Universo, balanceándose felizmente a unos cientos de años luz de distancia e imposibles de distinguir de un solo agujero negro desde muy lejos. En cualquier caso, nuestra comprensión de las importantes propiedades de unicidad de la ecuación de Einstein ha avanzado significativamente en este trabajo.
El profesor Jorge Santos de la Universidad de Cambridge añade: “Nuestra teoría está probada para un par de agujeros negros estáticos, pero creemos que podría aplicarse también a los que giran. Además, parece plausible que nuestra solución pueda ser válida para tres o incluso cuatro agujeros negros, abriendo toda una gama de posibilidades”.
Este estudio fue realizado por el profesor Oscar Dias (Universidad de Southampton), el profesor Gary Gibbons (Universidad de Cambridge), el profesor Jorge Santos (Universidad de Cambridge) y el Dr. Benson Way (Universidad de Barcelona). Su artículo ‘Static Black Binaries in de Sitter Space’ se publica en la revista Physical Review Letters y se revisa como un artículo de Viewpoint.
A pair of black holes whose mutual attraction is balanced by cosmic expansion could–to a distant observer–appear as a single isolated black hole. Read more in #PhysicsMagazine: https://t.co/NBNC6spEq0.
— American Physical Society (@APSphysics) September 25, 2023
