Estos cuerpos celestes constituirían la contraparte de los agujeros negros, según la Relatividad General de Einstein.
Alberto Corbi, Óscar Flores Roig Alumno del Grado en Física de UNIR; Eugenio M. Fernández Aguilar, Físico, escritor y divulgador científico. Director de Muy Interesante Digital
Creado:02.10.2024
El universo está constituido por una gran variedad de cuerpos celestes y fenómenos cosmológicos. De entre todos estos, hay varios que destacan por desafiar nuestros conocimientos y que llevan décadas retando a la comunidad científica. Uno de estos enigmáticos objetos son los agujeros negros y su poco conocida contraparte, los agujeros blancos. Antes de hablar sobre estos, sentemos las bases necesarias para comprender este posible fenómeno cosmológico.
Agujero negro y agujero blanco. Fuente: Midjourney / Alberto Corbi
Comencemos por el principio: La Relatividad General
En primer lugar, debemos entender de qué nos habla la Relatividad General de Einstein. Obviando los detalles técnicos que escapan al nivel de profundidad de este artículo, la Relatividad General es la teoría gravitatoria formulada por el físico de origen alemán Albert Einstein en el año 1915, en la que se trata al espacio-tiempo como una única entidad dotada de propiedades físicas. Según esta teoría, son la materia y la energía las que curvan el espacio-tiempo, dando una explicación muy elegante al porqué la materia se atrae. Dicho suceso lo podemos entender si imaginamos el espacio-tiempo como una sabana elástica que se halla estirada. Si dejamos una masa encima de esta sábana se curvará, y lo hará de manera más pronunciada cuanto mayor sea la masa del objeto que depositemos. Si después dejamos otra masa sobre la sábana, tenderá a juntarse al primer objeto, dejándonos una explicación muy gráfica del funcionamiento de la Gravedad.
Son la materia y la energía las que curvan el espacio-tiempo. Fuente: Midjourney / Alberto Corbi
Sigamos con los agujeros negros
Una de las consecuencias de esta teoría son los agujeros negros: cuerpos celestes con masa suficiente como para que, el campo gravitatorio que generan sea tan intenso que ni la materia ni la radiación (luz) puedan escapar de él (salvo determinados procesos cuánticos, como la radiación de Hawking). Éstos están determinados por las ecuaciones de campo de Einstein. La materia que constituye al agujero negro curva el espacio-tiempo, de tal manera que se forma lo que conocemos como singularidad: un punto del espacio-tiempo en el que el mismo colapsa y donde se rompen las leyes de la física tal y como las conocemos. Esta curvatura también provoca la formación del horizonte de sucesos, una superficie no física que separa a la singularidad del resto del universo, pues cualquier cosa que se adentre más allá de esta superficie quedará atrapada por la singularidad.
La masa de los agujeros negros es tan intensa que ni la materia ni la radiación puedan escapar de ellos. Fuente: Mijourney / Alberto Corbi
¿Qué son los agujeros blancos?
Los agujeros blancos son la contraparte cosmológica de los agujeros negros. Hablamos de hipotéticas regiones del espacio en las que se dejarían escapar materia y radiación, de tal manera que ningún objeto podría permanecer en el interior de éstos por un tiempo infinito. La hipótesis sobre la existencia de los agujeros blancos fue presentada por el cosmólogo soviético Ígor Nóvikov en 1964, y posteriormente desarrollada por Nikolái Kardashov. Estos objetos cósmicos son predichos como parte de una solución a las ecuaciones de campo de Einstein, específicamente en la versión extendida de la métrica de Schwarzschild. Esto significa que son una solución matemática posible dentro del marco de la relatividad general, pero no necesariamente una entidad real observada en el universo.
La hipótesis de los agujeros blanco una solución matemática posible dentro del marco de la relatividad general, pero no necesariamente una entidad real. Fuente: Midjourney / Alberto Corbi
Las interpretaciones detrás de los agujeros blancos
Una de las interpretaciones más interesantes es la posibilidad de que el Big Bang haya sido un agujero blanco. Esta idea parte de la noción de que en el Big Bang se liberó materia y energía, de la misma forma en que lo haría un agujero blanco.
En esta interpretación, el universo tal como lo conocemos podría haber emergido de un agujero blanco, lo que sugiere una conexión entre los ciclos de colapso y expansión. Algunos modelos cosmológicos proponen un universo cíclico, en el que un universo en colapso podría formar un agujero negro, y el siguiente Big Bang sería el nacimiento de un nuevo universo a través de un agujero blanco. Aunque esta teoría es especulativa, representa una fascinante posibilidad de que los agujeros blancos jueguen un papel en el origen del cosmos.
Agujero blanco como epicentro del Big Bang. Fuente: Midjourney / Alberto Corbi
Y qué pasa con los agujeros de gusano
En la física teórica, se ha explorado la posibilidad de que los agujeros blancos puedan estar conectados con los agujeros negros mediante agujeros de gusano. Los agujeros de gusano son soluciones hipotéticas a las ecuaciones de la relatividad general que describen una suerte de túnel que conecta dos puntos distantes en el espacio-tiempo.
Si existiera tal conexión, un agujero negro podría tragarse la materia en un extremo, mientras que un agujero blanco la expulsaría en el otro extremo, a través del agujero de gusano. Esto abriría la posibilidad de viajes instantáneos entre regiones distantes del universo. Sin embargo, existen muchos problemas con esta idea. Primero, los agujeros de gusano no han sido observados, y la estabilidad de estas estructuras es cuestionable. Además, es posible que los agujeros de gusano colapsen antes de que cualquier materia pueda atravesarlos. A pesar de estos problemas, la teoría sigue siendo un campo de investigación apasionante.
Se ha planteado la posibilidad de que los agujeros blancos puedan estar conectados con los agujeros negros mediante agujeros de gusano. Fuente: Midjourney / Alberto Corbi
Agujeros blancos: el estado final de los agujeros negros
Otra interpretación sugiere que un agujero blanco podría ser el estado final de un agujero negro. Esta idea parte de la teoría de que los agujeros negros, al perder energía a través de la radiación de Hawking, eventualmente se evaporarán por completo. Cuando esto ocurra, el agujero negro podría transformarse en un agujero blanco.
En este escenario, el agujero blanco podría liberar la energía y la materia que el agujero negro había acumulado a lo largo de su vida. Este modelo ofrecería una solución al problema de la pérdida de información en los agujeros negros, ya que la información que se cree que desaparece dentro de ellos podría recuperarse cuando se transforman en agujeros blancos. Aunque esto sigue siendo especulativo y no hay evidencia directa de que los agujeros blancos existan, plantea una posible solución al enigma de la evaporación de los agujeros negros.
Serán los años venideros y los avances en la cosmología y la astrofísica los que determinen si estos curiosos cuerpos son reales o si, por el contrario, no son más que una curiosidad matemática dentro de la Relatividad General.
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Este texto ha sido escrito conjuntamente entre alumnos y claustro de la Escuela Superior de Ingeniería y Tecnología de la Universidad Internacional de La Rioja (UNIR). El artículo forma parte de la colaboración entre MuyInteresante y el Grado en Física de UNIR.
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