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Agujeros negros en el Universo

Rajibul Sheikh, del Instituto Tata de investigación básica en India, ha propuesto una forma de distinguir las Gargantas de los agujeros de gusano de los agujeros negros. Preimpresión de un artículo científico con cálculos teóricos de física publicado en el sitio arXiv.org.

Un agujero de gusano (también conocido como un agujero de gusano y un agujero de gusano) es un objeto hipotético que en cada momento representa un "túnel recto" entre ciertas regiones del espacio. Imaginemos una hoja de papel arrugada. Se puede viajar sin salir de su superficie. Entonces, para llegar del punto A al punto B, tendrá que superar fielmente todas sus curvas. Y puede "perforar" la superficie y llegar al punto correcto en el otro lado directamente. Esa es la oportunidad que ofrece el agujero de gusano (aunque no a las naves espaciales, sino a los fotones en el mejor de los casos).

Los agujeros de gusano han excitado durante mucho tiempo la imaginación de los físicos, porque es una forma de mirar en áreas del espacio que no están disponibles para la observación directa debido a la muy pequeña velocidad de la luz en la escala del Cosmos. Además, según algunas teorías, los agujeros de gusano conectan diferentes universos en el Multiverso. Es posible mirar hacia otro universo.

La presencia de agujeros de gusano no contradice la teoría general de la relatividad de Einstein, la teoría del espacio – tiempo más profunda y mejor probada hasta la fecha. Es cierto que para mantener el topo se necesitan formas exóticas de materia, de cuya existencia los físicos aún no están seguros.

Donde los teóricos carecen de conocimiento, la observación puede ayudar. La dificultad es que, para un astrónomo, la "entrada" al agujero de gusano (la garganta, como dicen los expertos) debería verse casi igual que un agujero negro.

Como se sabe, los agujeros negros no se observan directamente, sino que también son negros. Se detectan gracias al brillo de la materia que cae sobre ellos, los parámetros de las órbitas de los cuerpos satélites y, más recientemente, también las ondas gravitacionales. Sin embargo, hasta ahora, los astrónomos no sabían cómo distinguir un agujero negro de un agujero de gusano.

El Jeque propone este método. Se basa en una estructura especial que se forma debido a los efectos de la gravedad del agujero negro en los fotones que lo rodean. Es un área oscura característica sobre un fondo brillante, la llamada sombra. La fuente de" iluminación " necesaria para crear una sombra puede ser tanto un disco de materia que cae en un agujero negro (un disco de acreción, como dicen los expertos), como otros cuerpos celestes.

El físico consideró una clase particular de agujeros de gusano, los llamados agujeros de gusano de Theo. Teóricamente estudió la dependencia de la forma de la sombra del cuello en la velocidad de su rotación alrededor de su eje. Luego, el autor comparó los hallazgos con el comportamiento del modelo de agujero negro giratorio más popular, conocido como el agujero negro de Kerr.

Según la publicación ScienceAlert, resultó que con una rotación lenta, la garganta del agujero de gusano no se puede distinguir de un agujero negro. Sin embargo, si el objeto gira más rápido, la forma de la sombra nos permite decir si el agujero negro está frente a nosotros o aún la garganta de un agujero de gusano. Es importante que tales velocidades no sean prohibitivamente altas y puedan observarse en la realidad.

"Los resultados obtenidos aquí muestran que los agujeros de gusano que se consideran en este trabajo y tienen una velocidad de rotación razonable alrededor de su eje, gracias a las observaciones de sus sombras, se pueden distinguir de los agujeros negros", escribe Sheikh en una anotación de su artículo.

La dificultad radica en el hecho de que, hasta la fecha, nunca se han observado sombras de los agujeros negros ni de las Gargantas de los agujeros de gusano. La razón es que requiere una resolución muy alta (la capacidad de distinguir detalles finos). Sin embargo, el sistema de radiotelescopios EHT, diseñado para "ver" directamente el horizonte de eventos del agujero negro, supuestamente tiene los parámetros necesarios y ya ha realizado las primeras observaciones.

Los científicos de la Universidad Johns Hopkins han propuesto la hipótesis de la existencia de un tipo especial de objetos cósmicos que son invisibles y curvan la luz como agujeros negros, pero no tienen el horizonte de eventos clásico. El descubrimiento se informa en un artículo publicado en la revista Physical Review D.

Los investigadores utilizaron la teoría de cuerdas para realizar una búsqueda teórica de objetos que podrían reproducir los mismos efectos gravitacionales que los agujeros negros. Descubrieron que los solitones topológicos corresponden a esta condición, que son un tipo inusual de deformación del espacio y el tiempo que involucra mediciones compactas adicionales.

Las simulaciones por computadora han demostrado que los solitones topológicos, a diferencia de los agujeros negros normales, emiten débiles rayos de luz que de otro modo no podrían escapar de la gravedad de un agujero negro real. Los fotones se mueven a lo largo de numerosas trayectorias curvas, lo que hace que la sombra del agujero negro falso parezca borrosa. En un agujero negro ordinario, tal sombra define los límites del horizonte de eventos, un área de la que la luz no puede escapar.

Los solitones topológicos son el resultado de una modificación realizada en 2021 de la teoría general de la relatividad de Einstein con la ayuda de algunas conclusiones de la teoría de cuerdas. Representan un ejemplo de objetos exóticos dentro del marco de la gravedad cuántica, que intenta reconciliar la mecánica cuántica y los efectos de la teoría de la relatividad. Sin embargo, incluso sin el uso de la teoría de cuerdas, es posible la existencia de otros objetos hipotéticos que son alternativas a los agujeros negros, por ejemplo, estrellas bosónicas y gravastars.

De Tikhomirov A. E. niveles estructurales y organización sistemática de la materia. "Litres", Moscú, 2023, P. 1 (traducido del angio): "los Físicos teóricos de la Universidad Radbaud en Nijmegen llevaron a cabo un estudio para verificar la validez de la teoría de Stephen Hawking sobre los agujeros negros. Los resultados obtenidos lo confirmaron parcialmente, y también permitieron sugerir que todo en el Universo se está evaporando gradualmente. El nuevo estudio teórico fue realizado por los físicos Michael Vondrak, Walter van Suileck y Heino Falke. Probaron la teoría del famoso físico teórico Stephen Hawking sobre los agujeros negros y descubrieron que tenía razón en muchos aspectos, pero no en todo. En su momento, Hawking, utilizando una combinación de la física cuántica y la teoría de la gravedad de Einstein, argumentó que el nacimiento espontáneo y la aniquilación de pares de partículas deberían ocurrir cerca del horizonte de eventos. Así se llama el "punto de no retorno", es decir, el rasgo invisible más allá del cual, para cualquier objeto, incluso el más pequeño, ya no hay escape de la fuerza gravitacional del agujero negro.

La partícula y su antipartícula nacen del campo cuántico durante un tiempo muy corto, después de lo cual se aniquilan de inmediato. Pero a veces sucede que una partícula cae en un agujero negro y otra sale volando de él. Este fenómeno se llama radiación de Hawking. Según el propio Hawking, un proceso similar eventualmente debería conducir a la evaporación del agujero negro.