Los físicos han descubierto un giro extraño en el espacio-tiempo que puede simular agujeros negros, hasta que se acercan mucho. Conocidos como «solitones topológicos», estos vacíos teóricos en el tejido del espacio-tiempo se conocen en todo el universo, y encontrarlos podría mejorar nuestra comprensión de la física cuántica, según un nuevo estudio publicado el 25 de abril en la revista Science. revisión física d.
agujeros negros Es quizás lo más frustrante jamás descubierto en la ciencia. La teoría general de la relatividad de Einstein predice su existencia, y los astrónomos saben cómo se forman: todo lo que se necesita es que una estrella masiva colapse por su propio peso. Sin otra fuerza disponible para resistirla, la gravedad continúa tirando hasta que toda la materia de la estrella se ha comprimido en un punto muy pequeño, conocido como singularidad. Rodeando esta singularidad está el horizonte de sucesos, un límite invisible que marca el borde del agujero negro. Cualquier cosa que cruce el horizonte de eventos no puede salir.
Pero el principal problema con esto es que los puntos de densidad infinita no pueden existir realmente. Entonces, aunque la relatividad general predice la existencia de agujeros negros y encontramos muchos objetos astronómicos que se comportan exactamente como lo predijo la teoría de Einstein, sabemos que todavía no tenemos la imagen completa. Sabemos que la singularidad debe ser reemplazada por algo más lógico, pero no sabemos qué es esa cosa.
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Encontrar esto requiere una comprensión de la gravedad que es extremadamente fuerte en escalas muy pequeñas, algo que se llama gravedad cuántica. Hasta el momento, no tenemos una teoría cuántica de la gravedad viable, pero tenemos varios candidatos. Uno de estos candidatos es teoria de las cuerdasun modelo que sugiere que todas las partículas que componen nuestro universo están realmente hechas de diminutas cuerdas que vibran.
Para explicar la gran variedad de partículas que habitan nuestro universo, esas cuerdas no pueden simplemente vibrar en las tres dimensiones espaciales habituales. La teoría de cuerdas predice la existencia de dimensiones adicionales, todas enrolladas sobre sí mismas en una escala insondablemente pequeña, tan pequeña que ni siquiera podemos saber que existen.
Y este acto de arrugar dimensiones espaciales adicionales a escalas diminutas puede conducir a cosas muy interesantes.
En el nuevo estudio, los investigadores sugirieron que estas dimensiones extra compactas podrían provocar defectos. Como las arrugas que no puedes quitarte de la camisa por mucho que la planches, estas imperfecciones serán defectos inmutables y permanentes en la estructura del espacio-tiempo: un solitón topológico. Los físicos han sugerido que estos seltons se verían, actuarían y posiblemente olerían mucho como agujeros negros.
Los investigadores estudiaron cómo se comportarían los rayos de luz al pasar cerca de uno de estos solitones. Descubrieron que los solitones afectarían la luz de la misma manera que lo haría un agujero negro. La luz se curva alrededor de los solitones y forma anillos orbitales estables, y los solitones proyectan sombras. En otras palabras, el Famosas imágenes del Event Horizon Telescopeacercado al agujero negro M87* en 2019, se vería más o menos igual si fuera un solitón en el centro de la imagen, en lugar de un agujero negro.
Pero pronto, la tradición habrá terminado. Los solitones topológicos no son singularidades, por lo que no tienen horizontes de eventos. Puedes acercarte tanto al solitón como quieras, y siempre puedes irte si quieres (suponiendo que hayas empacado suficiente combustible).
Desafortunadamente, no tenemos agujeros negros lo suficientemente cerca para excavar, por lo que solo podemos confiar en las observaciones de objetos distantes. Si alguna vez se descubre algún solitón topológico, la detección no solo será una idea de la naturaleza de la gravedad, sino que también nos permitirá estudiar directamente la naturaleza de la gravedad cuántica y la teoría de cuerdas.
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