Los físicos han descubierto un extraño giro en el espacio-tiempo que puede imitar a los agujeros negros hasta que te acercas mucho. Conocidas como «solitones topológicos», estas perturbaciones teóricas en el tejido del espacio-tiempo pueden estar al acecho en todo el universo, y su descubrimiento podría avanzar en nuestra comprensión de la física cuántica, según una nueva investigación publicada el 25 de abril en la revista Nature. Examen físico D: (se abre en una pestaña nueva).
Agujeros negros son quizás el tema 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 que la resista, la gravedad simplemente continúa tirando hasta que toda la materia de la estrella se comprime en un punto infinitesimal conocido como singularidad. Rodeando esa singularidad está el horizonte de eventos, el límite invisible que marca el borde de un agujero negro. Lo que cruza el horizonte de eventos nunca puede salir.
Pero el principal problema con esto es que los puntos de densidad infinita en realidad no pueden existir. así que mientras relatividad general predice la existencia de agujeros negros, y hemos encontrado muchos objetos astronómicos que se comportan exactamente como predice la teoría de Einstein, sabemos que todavía no tenemos la imagen completa. Sabemos que la singularidad debe ser reemplazada por algo más razonable, pero no sabemos qué es.
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Para resolver esto, debe comprender la gravedad extremadamente fuerte en escalas extremadamente pequeñas, lo que se denomina gravedad cuántica. Hasta la fecha, no disponemos de una teoría cuántica de la gravedad, pero sí de varias candidatas. es uno de esos candidatos teoria de las cuerdasun modelo que sugiere que todas las partículas que componen nuestro universo en realidad están hechas de cuerdas diminutas que vibran.
Para dar cuenta de la amplia variedad de partículas que habitan nuestro universo, estas cuerdas no pueden simplemente vibrar en las tres dimensiones espaciales habituales. La teoría de cuerdas predice la existencia de dimensiones adicionales, todas retorcidas sobre sí mismas a una escala inexplicablemente pequeña, tan pequeña que no podemos decir que estas dimensiones existen.
Y ese acto de torcer dimensiones espaciales adicionales a escalas increíblemente pequeñas puede conducir a algunos objetos muy interesantes.
En un nuevo estudio, los investigadores sugirieron que estas dimensiones extra compactas pueden causar defectos. Como una arruga que no puedes quitarte de la camisa por mucho que la planches, estas imperfecciones serán imperfecciones persistentes y permanentes en el tejido del espacio-tiempo, un solitón topológico. Los físicos plantearon la hipótesis de que estos solitones básicamente se verían, actuarían y probablemente olerían como agujeros negros.
Los investigadores han estudiado cómo se comportan los rayos de luz cuando pasan por uno de estos solitones. Descubrieron que los solitones afectarían la luz de la misma manera que un agujero negro. La luz rebotó alrededor de los solitones y formó anillos orbitales estables, y los solitones proyectaron sombras. En otras palabras, Imágenes famosas del telescopio Event Horizonque magnificó el agujero negro M87* en 2019 se vería casi igual si los solitones estuvieran en el centro de la imagen en lugar del agujero negro.
Pero de cerca, el mimetismo terminaría. Los solitones topológicos no son singularidades, por lo que no tienen horizontes de eventos. Puedes acercarte tanto como quieras al solitón, y siempre puedes irte si quieres (suponiendo que hayas empacado suficiente combustible).
Desafortunadamente, no tenemos un agujero negro lo suficientemente cerca como para excavar, por lo que solo podemos confiar en las observaciones de objetos distantes. Si alguna vez se descubren los solitones topológicos, el descubrimiento no solo será una visión clave de la naturaleza de la gravedad, sino que nos permitirá explorar directamente la naturaleza de la gravedad cuántica y la teoría de cuerdas.
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