La distribución de materia oscura en el cúmulo de galaxias Abell 3827 aparece como líneas de contorno azules en esta foto del Telescopio Espacial Hubble.
(Imagen: © ESO / R. Massey)
Los agujeros blancos, que son teóricamente los opuestos exactos de los agujeros negros, podrían constituir una parte importante de la misteriosa materia oscura que se cree que constituye la mayor parte de la materia en el universo, según un nuevo estudio. Y algunos de estos extraños agujeros blancos pueden incluso ser anteriores al Big Bang, dijeron los investigadores.
Los agujeros negros poseen tirones gravitacionales tan poderosos que ni siquiera la luz, la cosa más rápida del universo, puede escapar de ellos. El límite esférico invisible que rodea el núcleo de un agujero negro que marca su punto de no retorno se conoce como su horizonte de eventos. [Imágenes: agujeros negros del universo]
Un agujero negro es una predicción de la teoría de la relatividad general de Einstein. Otro se conoce como un agujero blanco, que es como un agujero negro a la inversa: mientras que nada puede escapar del horizonte de eventos de un agujero negro, nada puede entrar en el horizonte de eventos de un agujero blanco.
Investigaciones anteriores han sugerido que los agujeros negros y los agujeros blancos están conectados, con la materia y la energía cayendo en un agujero negro que potencialmente emerge de un agujero blanco, ya sea en otro lugar del cosmos o en otro universo por completo. En 2014, Carlo Rovelli, físico teórico de la Universidad Aix-Marseille en Francia, y sus colegas sugirieron que los agujeros negros y los agujeros blancos podrían estar conectados de otra manera: cuando los agujeros negros mueren, podrían convertirse en agujeros blancos.
En la década de 1970, el físico teórico Stephen Hawking calculó que todos los agujeros negros deberían evaporar la masa mediante la emisión de radiación. Se espera que los agujeros negros que pierden más masa de la que ganan se encojan y finalmente desaparezcan.
Sin embargo, Rovelli y sus colegas sugirieron que la reducción de los agujeros negros no podría desaparecer si la estructura del espacio y el tiempo fuera cuántica, es decir, hecha de cantidades indivisibles conocidas como cuantos. El espacio-tiempo es cuántico en la investigación que busca unir la relatividad general, que puede explicar la naturaleza de la gravedad, con la mecánica cuántica, que puede describir el comportamiento de todas las partículas conocidas, en una sola teoría que puede explicar todas las fuerzas del universo. .
En el estudio de 2014, Rovelli y su equipo sugirieron que, una vez que un agujero negro se evaporara hasta un punto en el que no pudiera encogerse más porque el espacio-tiempo no se podía apretar en algo más pequeño, el agujero negro moribundo se recuperaría para formar un blanco agujero.
"Nos topamos con el hecho de que un agujero negro se convierte en un agujero blanco al final de su evaporación", dijo Rovelli a Space.com.
Hoy en día se cree que los agujeros negros se forman cuando las estrellas masivas mueren en explosiones gigantes conocidas como supernovas, que comprimen sus cadáveres en los puntos infinitamente densos conocidos como singularidades en los corazones de los agujeros negros. Rovelli y sus colegas estimaron previamente que se necesitaría un agujero negro con una masa igual a la del sol aproximadamente un billón de veces la edad actual del universo para convertirse en un agujero blanco. [Fotos de supernova: grandes imágenes de explosiones de estrellas]
Sin embargo, trabajos anteriores en los años sesenta y setenta sugirieron que los agujeros negros también podrían haberse originado en un segundo después del Big Bang, debido a fluctuaciones aleatorias de densidad en el universo recién nacido caliente y en rápida expansión. Las áreas donde estas fluctuaciones concentraban la materia podrían haberse colapsado para formar agujeros negros. Estos llamados agujeros negros primordiales serían mucho más pequeños que los agujeros negros de masa estelar, y podrían haber muerto para formar agujeros blancos en la vida del universo, señalaron Rovelli y sus colegas.
Incluso los agujeros blancos con diámetros microscópicos podrían ser bastante masivos, al igual que los agujeros negros más pequeños que un grano de arena pueden pesar más que la luna. Ahora, Rovelli y la coautora del estudio Francesca Vidotto, de la Universidad del País Vasco en España, sugieren que estos agujeros blancos microscópicos podrían formar materia oscura.
Aunque se cree que la materia oscura constituye cinco sextos de toda la materia en el universo, los científicos no saben de qué está hecha. Como su nombre lo indica, la materia oscura es invisible; No emite, refleja ni bloquea la luz. Como resultado, la materia oscura actualmente solo se puede rastrear a través de sus efectos gravitacionales sobre la materia normal, como la formación de estrellas y galaxias. La naturaleza de la materia oscura es actualmente uno de los mayores misterios de la ciencia.
La densidad local de la materia oscura, como lo sugiere el movimiento de las estrellas cerca del sol, es aproximadamente el 1 por ciento de la masa del sol por parsec cúbico, que es aproximadamente 34.7 años luz cúbicos. Para dar cuenta de esta densidad con agujeros blancos, los científicos calcularon ese pequeño agujero blanco, mucho más pequeño que un protón y aproximadamente una millonésima parte de un gramo, que equivale a aproximadamente la masa de "media pulgada de cabello humano", Rovelli dicho - es necesario por cada 2,400 millas cúbicas (10,000 kilómetros cúbicos).
Estos agujeros blancos no emitirían ninguna radiación, y debido a que son mucho más pequeños que una longitud de onda de luz, serían invisibles. Si un protón impactara uno de estos agujeros blancos, el agujero blanco "simplemente rebotaría", dijo Rovelli. "No pueden tragar nada". Si un agujero negro se encontrara con uno de estos agujeros blancos, el resultado sería un solo agujero negro más grande, agregó. Como si la idea de agujeros blancos invisibles y microscópicos desde el principio de los tiempos no fuera lo suficientemente salvaje, Rovelli y Vidotto sugirieron que algunos agujeros blancos en este universo podrían ser anteriores al Big Bang. La investigación futura explorará cómo tales agujeros blancos de un universo anterior podrían ayudar a explicar por qué el tiempo fluye solo hacia adelante en este universo actual y no también en reversa, dijo.
Rovelli y Vidotto detallaron sus hallazgos en línea el 11 de abril en un documento presentado al concurso anual de la Gravity Research Foundation para ensayos sobre gravitación.
