Las estrellas masivas producen luz y calor mediante fusión nuclear, un proceso que libera grandes cantidades de energía de sus núcleos. Sin embargo, con el tiempo las estrellas más grandes se quedan sin combustible. Una vez que esto sucede, la presión hacia afuera generada por la radiación ya no es lo suficientemente fuerte como para resistir la gravedad. La estrella comienza a colapsar bajo su propio peso, y en teoría continúa hasta que toda su masa se comprime en un solo punto conocido como singularidad.
Aunque los físicos aceptan ampliamente los agujeros negros, todavía plantean preguntas profundas. ¿Cómo se puede comprimir una masa equivalente a miles de millones de soles en un punto infinitesimal? ¿Cómo puede el espacio-tiempo curvarse infinitamente en una singularidad?
En este límite extremo, las leyes conocidas de la física dejan de proporcionar respuestas fiables. Los científicos no pueden describir con precisión lo que sucede en tales situaciones. Los agujeros negros también presentan otro desafío porque ocultan todo lo que se encuentra más allá de su horizonte de sucesos. Cualquier materia, radiación o información que cruce este límite, incluida la propia luz, ya no podrá observarse.
Introducción a Gravastars y la energía oscura
Debido a este problema no resuelto, algunos investigadores han explorado la posibilidad de que al menos algunos de los objetos identificados como agujeros negros puedan ser en realidad algo completamente distinto. Una alternativa propuesta es un objeto muy compacto conocido como gravaster.
Los gravitadores serán casi tan densos y masivos como los agujeros negros, lo que los hará extremadamente difíciles de detectar debido a su fuerte atracción gravitacional. Sin embargo, a diferencia de los agujeros negros, no poseerán una singularidad ni un horizonte de sucesos. En cambio, debajo de su capa exterior de materia ordinaria, estarán llenos de energía oscura. Esta misteriosa forma de energía crea una presión hacia afuera que resiste la gravedad y evita el colapso total.
Para muchos físicos, los Gravasters ofrecen una alternativa atractiva porque evitan algunos de los problemas conceptuales asociados con los agujeros negros. Sin embargo, una pregunta importante ha permanecido sin respuesta durante décadas: ¿Cómo se formaron realmente los gravasters?
La nueva solución propone una forma de mini universo.
Los físicos teóricos Daniel Zampolski y el profesor Luciano Rezzolla han propuesto lo que describen como la primera solución dinámica a las ecuaciones de la relatividad general de Albert Einstein, que explican cómo una estrella en colapso puede crear un gravaster.
Según su trabajo, el colapso de una estrella masiva podría dar origen a un miniuniverso dentro del material colapsado. Este universo recién formado no será muy diferente del Big Bang que dio origen a nuestro propio universo. Al igual que nuestro universo, la energía oscura impulsará su expansión.
A medida que el pequeño universo se expande, empuja hacia afuera contra la atracción interna de la gravedad. Esta fuerza opuesta puede detener el colapso antes de que se forme un agujero negro. El resultado es un equilibrio estable entre el material estelar que colapsa y el universo interior en expansión. Ese equilibrio crea un gravaster.
Los investigadores dicen que su solución proporciona la primera explicación de una cuestión que los científicos han debatido durante casi 25 años: cómo pueden surgir gravasters a partir del colapso de la materia ordinaria.
Espacio para la nueva física
Daniel Zampolski, que desarrolló la solución durante su tesis de maestría bajo la supervisión de Luciano Rezzolla, explicó: “El Big Bang del universo emergente podría haberse desarrollado cuando la estrella ya se había colapsado hasta casi convertirse en un agujero negro”.
El comportamiento de la materia comprimida a densidades tan extraordinarias no se comprende bien, lo que abre la posibilidad de nuevos fenómenos físicos. Como señala Zampolski: “Es fácil imaginar que el Big Bang ocurre sólo en una etapa muy tardía, cuando la materia ya se ha comprimido hasta un grado extremo, dando lugar a nuevos efectos”.
Rezolla, profesor de astrofísica teórica en la Universidad Goethe, subraya que explorar alternativas no significa rechazar los agujeros negros. “Buscar alternativas a los agujeros negros no debería sugerir escepticismo hacia los agujeros negros, que todavía representan la solución más natural y simple al destino del colapso gravitacional. Sin embargo, como científicos en general y como físicos teóricos en particular, es esencial mantener una visión imparcial de lo que no sabemos y, por lo tanto, emprender más para explorar la historia de las interrelaciones. Esto nos enseña que lo primero no es infrecuente”.
