A principios de esta semana, un estudio apareció en los titulares afirmando que la misteriosa «energía oscura» que los cosmólogos creen que está acelerando la expansión del universo podría surgir de agujeros negros supermasivos en el corazón de las galaxias. De ser cierto, la conexión vincularía dos de los conceptos más alucinantes de la física, los agujeros negros y la energía oscura, y sugeriría que la fuente de este último ha estado bajo las narices de los teóricos durante décadas. Sin embargo, algunos teóricos destacados se muestran profundamente escépticos ante la idea.
“Lo que están proponiendo no tiene sentido para mí”, dice Robert Wald, físico teórico de la Universidad de Chicago que se especializa en la teoría general de la relatividad de Einstein, la comprensión estándar de la gravedad. Otros teóricos fueron más receptivos a la afirmación radical, incluso si termina siendo errónea. “Personalmente estoy entusiasmado con esto”, dice el astrofísico Niayesh Afshordi del Perimeter Institute for Theoretical Physics.
A primera vista, los agujeros negros y la energía oscura parecen no tener nada que ver entre sí. Según la relatividad general, un agujero negro es un campo gravitacional puro tan fuerte que su propia energía sostiene su existencia. Se cree que estas bestias peculiares emergen cuando las estrellas masivas colapsan hasta un punto infinitesimal, dejando atrás solo sus campos gravitatorios. Se cree que los agujeros negros supermasivos que tienen millones o miles de millones de veces la masa de nuestro sol acechan en los corazones de las galaxias.
En contraste, la energía oscura es un fenómeno misterioso que literalmente estira el espacio y está acelerando la expansión del universo. Los teóricos piensan que la energía oscura podría representar algún nuevo tipo de campo en el espacio, un poco como un campo eléctrico, o podría ser una propiedad fundamental del propio espacio vacío.
Entonces, ¿cómo podrían estar conectados los dos? La mecánica cuántica sugiere que el vacío del espacio vacío debería contener un tipo de energía conocida como energía del vacío. Se cree que esto se extiende por todo el universo y ejerce una fuerza que se opone a la gravedad, lo que lo convierte en un candidato principal para la identidad de la energía oscura. En 1966, el físico soviético Erast Gliner demostró que las ecuaciones de Einstein también podrían producir objetos que para los observadores externos se ven y se comportan exactamente como un agujero negro, pero que son, de hecho, bolas gigantes de energía del vacío.
Si tales objetos existieran, significaría que, en lugar de distribuirse uniformemente por el espacio, la energía oscura en realidad está confinada a ubicaciones específicas: el interior de los agujeros negros. Incluso atada en estos nudos particulares, la energía oscura aún ejercería su efecto de extensión del espacio en el universo.
Una consecuencia de esta idea, que los agujeros negros supermasivos son la fuente de la energía oscura, es que estarían relacionados con el constante estiramiento del espacio y su masa debería cambiar a medida que el universo se expande, dice el astrofísico Duncan Farrah de la Universidad de Hawái en Manoa. . “Si el volumen del universo se duplica, también lo hace la masa del agujero negro”, añade.
Para probar esta posibilidad, Farrah y sus colegas estudiaron galaxias elípticas, que contienen agujeros negros con millones o miles de millones de veces la masa del sol en sus centros. Se centraron en las galaxias con poco gas o polvo flotando entre sus estrellas, lo que proporcionaría una reserva de material del que podría alimentarse el agujero negro central. No se esperaría que tales agujeros negros cambiaran mucho en el transcurso de la historia cósmica.
Sin embargo, al analizar las propiedades de las elípticas durante aproximadamente nueve mil millones de años, el equipo vio que los agujeros negros en el universo primitivo eran mucho más pequeños en relación con su galaxia anfitriona que los del universo moderno, lo que indica que habían crecido por un factor de siete a 10 veces en masaFarrah y sus colegas informaron este mes en el Diario astrofísico.
El hecho de que los agujeros negros crecieran mientras que las galaxias no, es la clave, dice Farrah. Si los agujeros negros hubieran crecido alimentándose de gas y polvo cercanos, ese material también debería haber generado muchas estrellas nuevas en partes de la galaxia alejadas del agujero negro. Pero si los agujeros negros estuvieran hechos de energía oscura, reaccionar a los cambios en el tamaño del universo exactamente de la manera en que los investigadores observaron en los centros de las galaxias elípticas, el equipo de Farrah también informó esta semana en Cartas de revistas astrofísicas.
Wald no está convencido. Se pregunta cómo un orbe de pura energía oscura podría ser estable. También dice que los números no parecen cuadrar: se sabe que la energía oscura constituye el 70 por ciento de la masa-energía del universo, mientras que los agujeros negros son una mera fracción de la materia ordinaria, que constituye menos del 5 por ciento de la materia. el universo. “No veo cómo es de ninguna manera concebible que tales objetos puedan ser relevantes para la energía oscura observada”, dice.
Otros están adoptando una actitud de esperar y ver. «Por el momento, esta es una posibilidad interesante», dice el cosmólogo Geraint Lewis de la Universidad de Sydney, pero «tendría que haber mucha más evidencia sobre la mesa si esta es una fuente remotamente plausible de energía oscura».
Afhordi está de acuerdo. Si los agujeros negros y la energía oscura están vinculados de esta manera, probablemente tendría otras consecuencias visibles en el universo, dice. Por el momento, sin embargo, no está seguro de cuáles serían. Determinar exactamente cómo evolucionan las galaxias con el tiempo es un asunto complicado, agrega, y podría haber otros mecanismos para desarrollar agujeros negros que el equipo no ha considerado.
Sin embargo, Afshordi apoya los esfuerzos para repensar los supuestos fundamentales sobre el universo. “La mayoría de las nuevas ideas teóricas son descartadas por el escepticismo”, dice. “Pero si descartamos todas las nuevas ideas, entonces no quedará nada”.
