No hay singularidades desnudas

Ciencia kanija
07/10/08

Incluso las fusiones de alta velocidad mantienen un horizonte de eventos.

No importa lo mucho que intentes empujar sus límites, los agujeros negros siempre parecen conservar su modestia. Los indiscretos astrofísicos han simulado las colisiones más violentas de agujeros negros, y han descubierto que el agujero negro resultante aún tiene un horizonte de eventos — la superficie a través de la cual ni siquiera la luz puede escapar y que oculta el interior del agujero negro.

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Un equipo internacional de investigadores ha creado una simulación por ordenador de lo que ellos llaman la colisión más violenta imaginable: dos agujeros negros de la misma masa impactando entre sí en una colisión frontal, moviéndose a casi la velocidad de la luz.

Estudios anteriores han sugerido que cuando los agujeros negros colisionan, se fusionan en un agujero negro mayor, irradiando enormes cantidades de energía en forman de ondas gravitatorias — ondas en la misma forma del espacio — que viajan a la velocidad de la luz. Los resultados de este estudio no fueron una excepción. Pero las extremas velocidades de los agujeros negros que simuló el equipo llevó a unas ondas con una energía sin precedentes. Hasta el 14 por ciento de la masa de los agujeros negros, en lugar de sólo unos pocos puntos porcentuales, se convirtieron en ondas gravitatorias, según informa en equipo en un próximo ejemplar de la revista Physical Review Letters.

Las simulaciones también muestran que el agujero negro resultante confirmó una antigua conjetura, a menudo atribuida a Roger Penrose de la Universidad de Oxford en Inglaterra y conocida como la hipótesis de la censura cósmica.

Los físicos creen que en el centro de cada agujero negro existe una singularidad, una región donde el espacio se curva tanto que las leyes conocidas de la física dejan de aplicarse, incluyendo la relatividad general, la teoría de la gravedad de Albert Einstein. Pero el horizonte de eventos del agujero negro evita que la singularidad interactúe con el mundo exterior.

Matemáticamente, las singularidades “desnudas”, o aquellas sin horizonte de eventos, pueden existir, pero los físicos no sabían cómo se formaban. Todos los mecanismos conocidos de formación de singularidades también crean un horizonte de eventos, y Penrose conjeturó que debía existir algún principio físico — un “censor cósmico” — que evite las singularidades desnudas, explica el coautor Emanuele Berti del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California. “Esperamos que sea cierto”, dice sobre la hipótesis de la censura cósmica, “dado que básicamente oculta los fallos de la relatividad general tras el horizonte de eventos”.

El escenario que Berti y sus colegas simularon, según admitieron ellos mismos, era poco realista debido a que los agujeros negros reales no viajarían tan cerca de la velocidad de la luz. Pero incluso en una condiciones tan extremas, el horizonte de eventos que los cubría no se perdió.

Greg Cook de la Universidad de Wake Forest en Winston-Salem, Carolina del Norte, dice que los resultados son interesantes, pero aún quedan muchas preguntas. ¿Qué sucede, por ejemplo, cuando los agujeros negros ultrarrápidos que colisionan tienen masas distintas, o si están girando rápidamente?

El coautor Ulrich Sperhake, ahora en Caltech, dice que este y otros equipos están intentando generar singularidades desnudas, pero duda que existan en realidad. “si me pregutnas, ‘¿En quién apostarías tus siguientes dos sueldos?’ Apostaría a que Penrose estaba en lo cierto”.