Los agujeros negros pueden sobrevivir a la contracción y expansión del Universo

Según el modelo cosmológico estándar vigente, es decir, el más aceptado por la comunidad científica internacional que explica cómo ha sido la evolución del universo desde sus comienzos y da cuenta de cómo se fueron generando los distintos elementos y estructuras que lo componen, el universo comienza su expansión desde un estado de altísima densidad y temperatura, el Big Bang.

Las teorías físicas actuales, sin embargo, son incapaces de explicar las condiciones del universo, tanto previas como justo al inicio de ese estado de expansión por lo que científicos y científicas del mundo comenzaran a trabajar en modelos cosmológicos alternativos.

Así surgieron las llamadas cosmologías de rebote, que postulan la existencia de un universo muy diluido con estructuras ya formadas, tal como el que conocemos en la actualidad, que por algún proceso se contrajo hasta determinado punto en el que rebotó para comenzar a expandirse.

En esta línea, una investigadora y un investigador del Conicet en el Instituto Argentino de Radioastronomía (IAR, CONICET-UNLP-CICPBA) se lanzaron a la tarea de estudiar qué tipo de objetos podrían sobrevivir a esa etapa de contracción y rebote del universo: "Si tenemos un universo ya formado, con galaxias, planetas, agujeros negros, y el resto de los elementos que lo componen, que se empieza a contraer, este pasaría a ser un lugar mucho más caliente y denso, y las estructuras se empezarían a desarmar. Ya no tendríamos estrellas, planetas y galaxias, sino una especie de fluido cada vez más caliente y denso", describió Daniela Pérez, investigadora del Conicet en el IAR y primera autora del estudio publicado en la revista científica Physical Review D.

Explicó que "nosotros nos preguntamos si existe algún tipo de objeto capaz de sobrevivir a esa pérdida de estructura, atravesar el rebote y emerger intacto en la fase de expansión en la que nos encontramos ahora. Nuestros candidatos eran los agujeros negros, porque son regiones del espacio-tiempo desconectadas del resto del universo, que no están formados por partículas, átomos o electrones; son solo espacio-tiempo".

Pérez resaltó que este tipo de estudios tiene implicancias en la cosmología moderna, la rama de la física que estudia el universo, ya que, entre otras cosas, podrían permitir entender por qué los agujeros negros supermasivos -de millones de masas solares- lograron reunir tanta masa en el período de tiempo que lleva la etapa de expansión cosmológica.

"Las soluciones exactas clásica de agujeros negros no toman en cuenta que estos están embebidos en el universo y, por ende, sienten los cambios dinámicos que tienen lugar en él. Entonces recurrimos a soluciones de ecuaciones de campo de Einstein más complejas, conocidos como espacio-tiempos de McVittie, que sí incorporan esa característica", contó la investigadora.

En el primer modelo que la autora y los autores exploraron, los agujeros negros no logran sobrevivir a un escenario de contracción y rebote, porque el horizonte de eventos de estos objetos -la frontera o límite físico que los define- desaparece al quedar asociada al horizonte cosmológico, es decir el límite observable del cosmos.

"Entonces pensamos en soluciones aún más realistas y en el segundo estudio, que realizamos junto al doctor Gustavo Romero, en lugar de usar la métrica de McVittie utilizamos lo que se llama la métrica generalizada de McVittie, que es más compleja matemáticamente y que muestra una mejor interacción del horizonte de eventos de los agujeros negros con la dinámica del universo", precisó. (Télam)