Una nueva teoría física sugiere que los agujeros negros son clave para los ciclos de expansión y contracción del universo

El universo se está expandiendo. Nadie con experiencia en astronomía o física está en desacuerdo con este hecho.

Del mismo modo, nadie está realmente en desacuerdo con que en algún momento dentro de miles de millones de años en el futuro, el universo se expandirá. hasta aquí– Quedarse sin energía para una mayor expansión. En este punto, algo tiene que cambiar. Aquí es donde comienza la controversia.

Hay nuevas arrugas en ese argumento cosmológico, y es confuso. de acuerdo a nuevo estudio De los cosmólogos Daniela Pérez y Gustavo Romero, ambos del Instituto Argentino de Rayos X, el universo se ha estado expandiendo y contrayendo repetidamente, y los grandes agujeros negros son algunas de las únicas cosas que han sobrevivido a estos ciclos interminables de destrucción y renovación. Estos ciclos son parte de lo que los cosmólogos llaman un «rebote cósmico» potencial.

El modelo matemático de un agujero negro teórico es el foco del estudio revisado por pares de Pérez y Romero, que se publicó el mes pasado en la revista científica. revisión física d.

«Nuestro principal resultado es que la solución representa un agujero negro dinámico presente en todos los períodos del modelo de regresión cosmológica», escribieron.

En otras palabras, el agujero negro de Pérez y Romero sobrevivió incluso cuando todo lo que lo rodeaba desapareció cuando el universo colapsó en su camino hacia una recuperación final.

Es un descubrimiento convincente. Leandros Perivolaropoulos, físico de la Universidad de Ioannina en Grecia que no participó en el estudio, dijo a The Daily Beast que la cuestión del papel de un agujero negro en el rebote del universo es «claramente interesante» y «este artículo puede verse como un intento inicial de abordarlo».

Pero cuidado: hay muchas suposiciones en el argumento de Pérez y Romero. Es posible que en el momento en que el universo salte de la contracción a la expansión, todas las reglas que guían nuestra comprensión de la física desaparezcan. Tal vez estamos tratando de comprender lo insondable.

“La relatividad general en sí se descompone tanto en la singularidad del agujero negro como en la singularidad del rebote”, dijo Perivolaropoulos. «Entonces, cualquier conclusión basada en esto no puede tomarse en serio».

En otras palabras, en el momento en que el universo se colapse a su tamaño más pequeño justo antes del rebote, la gravedad dejará de funcionar normalmente. Esto es lo que entendemos por singularidad: una excepción a las leyes de la física. No tenemos idea de cómo se comportará un agujero negro cuando las reglas no estén vigentes.

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Perivolaropoulos agregó que los métodos de Pérez y Romero «tienen un gran potencial de mejora, por decirlo suavemente».

«La propia relatividad general se descompone tanto en la singularidad del agujero negro como en la singularidad del retroceso. Por lo tanto, cualquier conclusión basada en él no puede tomarse en serio.«

Leandros Perivolaropoulos, Universidad de Ioannina

Para ser claros, la idea básica de que el universo se expande y contrae repetidamente no es nueva. La regresión cósmica es una de varias teorías principales entre los cosmólogos que estudian el origen y el destino del universo.

De hecho, al menos un equipo de científicos cree que nuestro universo de 13.700 millones de años está al final de su última fase de expansión, y Puedes empezar a contratar de nuevo En unos cien millones de años, está en camino a un nuevo salto en unos pocos miles de millones o decenas de miles de millones de años.

Las teorías alternativas de las formas en que el universo podría terminar incluyen la desaceleración del universo y la congelación, colapsando sobre sí mismo o girando en innumerables universos de bolsillo fragmentados. En medio de todas las opciones, está claro por qué el rebote cósmico está atrayendo tanta atención. Es una buena manera de explicar algunas de las cosas extrañas que vemos a nuestro alrededor en el espacio.

En primer lugar, podría ayudar a explicar por qué hay bultos de cosas tan extraños y dispersos en un universo que está casi uniformemente vacío. Galaxias. estrellas. planetas Gente. Las irregularidades en el espacio son un subproducto de la expansión y contracción infinitas.

El rebote también podría tener sentido para los agujeros negros más grandes. Específicamente, la variedad «enorme» que es miles de millones de veces más grande que nuestro sol y que ejerce una fuerza gravitacional tan fuerte en el espacio que los rodea que ni siquiera la luz puede escapar.

Hasta ahora, hemos detectado dos de estos agujeros negros masivos usando un nuevo conjunto global de radiotelescopios llamado telescopio de horizonte de sucesos. uno observó En el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea. era el otro Visto en el corazón de Messier 87Una galaxia a 54 millones de años luz de distancia.

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Un agujero negro contiene lo más parecido a una singularidad, una excepción a las reglas aceptadas de la física, que podemos observar directamente con nuestros telescopios. En el corazón de un agujero negro oscuro increíblemente denso, nuestra comprensión del universo se está desmoronando. Como dijo Perivolaropoulos.

Hay algo especial en algo tan grande e intenso. Esto es algo especial que podría ayudar a los agujeros negros más grandes a sobrevivir cada vez que el universo se recupera y todo lo demás se comprime en una especie de masa blanda de materia y energía.

Su supervivencia puede ser la clave. Tal vez, solo tal vez, no sea casualidad que los agujeros negros perduren y conserven su extrañeza única, cuando todo a su alrededor se reduce a la homogeneidad. Los agujeros negros pueden ser una de las razones por las que el universo puede recuperarse atrás Después se contrae una vez cada 30 mil millones de años más o menos.

Según Pérez y Romero, hay razones para creer que los grandes agujeros negros, aún intactos después del rebote cósmico, ayudan a reconstruir el universo devolviendo material al espacio y mezclando materia recién expandida con su energía.

«Si los agujeros negros atraviesan el rebote, pueden causar perturbaciones que conducirían a la formación de estructuras y la formación temprana de una galaxia en expansión», escribieron. Los agujeros negros pueden actuar como motores de creación o reconfiguración, por así decirlo, ayudando a formar galaxias, estrellas y planetas en una galaxia que rebota.

«Los agujeros negros pueden ser una de las razones por las que el universo puede recuperarse después de contraerse una vez cada 30 mil millones de años aproximadamente.«

Es una idea atractiva. Especialmente a la luz de otra teoría que ha ganado credibilidad (en paralelo con la idea del rebote cósmico) de que hay agujeros negros supermasivos en el centro de cada galaxia. Todavía no los hemos encontrado a todos.

Para ser justos, Pérez y Romero no son los primeros cosmólogos en explorar la relación entre el universo que rebota y los agujeros negros supermasivos. Bernard Carr y Timothy Clifton de la Universidad Queen Mary de Londres, junto con Alan Cooley de la Universidad de Dalhousie en Canadá, fue escrito sobre Los agujeros negros han sobrevivido al rebote cósmico durante años. «Los cálculos que hemos hecho sugieren que es posible», dijo Cooley a The Daily Beast.

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La diferencia es que, en el modelo de Cooley y sus colegas, los agujeros negros están incrustados en la estructura circundante de un universo que se encoge en lugar de estar contenidos dentro de él. Esto facilitaría la resistencia de los agujeros negros incluso cuando las cosas dentro de la estructura del universo colapsen sobre sí mismas.

En el pensamiento de Pérez y Romero, los agujeros negros son así en el interior la estructura. «Están buscando un modelo ligeramente diferente», dijo Cooley. En este concepto de un universo que rebota, los agujeros negros son mucho más resistentes de lo que nadie había imaginado anteriormente, y tal vez incluso más importantes para la nueva expansión del universo.

Si existe un peligro en el rincón de la cosmología que Pérez y Romero comparten con Cooley y compañía, los datos concretos sobre los universos que rebotan y transportan agujeros negros supermasivos son bastante débiles. Nuestras sondas espaciales son pocas y distantes entre sí. Solo podemos ver hasta ahora con telescopios antiguos.

Para obtener un mejor tratamiento del posible rebote cósmico asistido por un agujero negro, necesitamos encontrar más agujeros negros. Especialmente los grandes en los centros de las galaxias. También necesitamos mejores mediciones de la radiación de fondo del universo. Una lectura de radiación precisa puede indicar ciclos de expansión y contracción.

La buena noticia es que estas observaciones pronto serán posibles. el nuevo BICEP .matriz, un grupo de cuatro radiotelescopios en construcción en el Polo Sur, podría darnos buenas lecturas de radiación a partir de los próximos años. Y podemos esperar más imágenes (e incluso algunas películas) de grandes agujeros negros del Event Horizon Telescope.

Si los cosmólogos como Pérez, Romero y Cooley comienzan a encontrar agujeros negros en todas partes, además de registrar los patrones de radiación reveladores del universo que rebota, es posible que debamos comenzar a hacer las paces con la idea de que todo lo que podemos ver e imaginar es mucho menos único que pensábamos anteriormente.

De hecho, podemos estar viviendo en la tercera, centésima o milésima versión del universo después de repetidos rebotes, cada uno alimentado en parte por agujeros negros cada vez más grandes.

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