La evidencia observacional recopilada los
últimos años gracias a la nueva tecnología espacial establece sin lugar a "dudas
razonables" la existencia real de objetos en el Universo
cuyo comportamiento es muy similar a aquel descrito por las teorías
actuales sobre Agujeros Negros. Es
decir, aun
no se sabe si esos raros objetos que los astrónomos han detectado en el espacio
gracias a satélites y telescopios especializados son realmente los objetos
descritos por las teorías existentes sobre AN con singularidades o sin
singularidades, o si son realmente Agujeros de Gusano [Wormholes], los cuales se
cree que podrían conectar diferentes partes del Universo y que podrían servir
como "compuerta" hacia otros lugares, o si son Estrellas Bosónicas o GravaStars
o algún otro objeto hasta ahora desconocido.
Casi la mayoría de la
comunidad científica acepta la interpretación de que estos objetos "son
realmente" AN, y la justificación se basa en que "se desconoce, hasta la
fecha, de algún fenómeno fisico que impida el colapso gravitacional total de una
región de muy alta densidad y la subsecuente formación del AN", lo cual
podría cambiar si se descubren "nuevos estados" de la materia bajo
condiciones de muy alta densidad/temperatura, tal como las hipotéticas
QuarkStars o las GravaStars. Es decir, cabe la posibilidad de que
tales regiones sí colapsen gravitacionalmente y formen un Horizonte de Eventos,
más allá del cual la luz no pueda escapar, pero que el colapso no forme una
singularidad, sino un objeto muy compacto, finito, en el centro de tales
regiones. Observados desde el exterior, tales objetos serían
análogos a los AG descritos por las teorías actuales.
Aun no se
conocen con todo detalle cuáles son todas las características de
estas "criaturas
espaciales" y lo
único que se tiene, por el momento, son modelos astrofísicos que los
describen de manera global. Si estos objetos son realmente los
Agujeros Negros que las teorías describen, aún faltarían muchas preguntas por
contestar: por ejemplo, la más importante de
todas, "qué
es lo que hay DENTRO de un Agujero Negro?" [si es que hay
algo].
Introducción
Histórica
El concepto de agujeros negro (AN) nos viene desde Noviembre
de 1783 cuando el filósofo inglés John
Mitchell leyó ante la Royal Society un trabajo (basado en
física newtoniana).
En este trabajo ( que fue publicado por la Philosophical
Transactions of the Royal Society, 74,35, 1784) se asientan los
principios básicos de los A.N. Pierre Simon
Laplace vuelve a tocar el tema cuando notó
que una consecuencia de la gravedad newtoniana y de la teoría corpuscular de la
luz newtoniana era de que la luz no podría escapar de un cuerpo de una masa lo
suficientemente grande y de pequeño radio. El concepto lo prueba en su siguiente
teorema: "La fuerza atractiva de un cuerpo celestial puede ser tan grande que la
luz no puede fluír fuera de éste. Por lo tanto, este cuerpo parecería ser
invisible ". El trabajo fue publicado en una revista alemana de Astronomía. A
pesar de estos primeros descubrimientos, la idea de la existencia de Agujeros
Negros tenía pocos seguidores, inclusive después de la formulación de la TGR
(Teoría General de la Relatividad). En Noviembre de 1915 se
publicó la TGR y en Enero de 1916 el astrónomo alemán Karl Schwarzschild deriva una solución para
las ecuaciones de campo de la TGR. Schwarzschild le envía su trabajo a Albert Einstein para que él lo presentara a
la Academia de Berlin. En respuesta, Einstein le escribe lo
siguiente : "No esperaba que la solución exacta al problema pudiera ser
formulada. Su tratamiento analítico problema me parece esplendido".
Sin embargo, como dato curioso, ni siquiera
el mismo Einstein creyó que la existencia de tales objetos pudiese ser
posible.
El verdadero estudio de los Agujeros Negros comenzó con Subrahmanyan Chandrasekhar ,en
1930, quien descubre la existencia de un límite superior para la
masa de una configuración degenerada completamente. En 1935, Sir Arthur Eddington se da cuenta de que si se
acepta el análisis de Chandrasekhar, los Agujeros Negros deberían ser el destino
inevitable de la evolución de las estrellas masivas. Eddington escribe en enero
de 1935 : " las estrellas aparentemente tienen que seguir irradiando e
irradiando y contrayéndose y contrayéndose hasta que, supongo, llegan a tener
unos pocos km de radio. Entonces es cuando la gravedad llega a ser lo
suficientemente fuerte como para detener la radiación y la estrella puede , por
fin, encontrar la paz. Me siento conducido a la conclusión de que esto ha sido
una reducción al absurdo de la fórmula relativísta de degeneración. Varios
accidentes pueden intervenir para salvar a la estrella, pero creo que debe
existir mucha más protección que esa. Pienso que debería haber una ley de la
Naturaleza que prevenga a la estrella de comportarse en esta manera tan
absurda".
Eddington nunca aceptó el resultado de Chandrasekhar ( el de la
existencia de un límite superior para la masa de una estrella fría y
degenerada), a pesar de que Eddington fue uno de los primeros en entender y
apreciar la TGR, como lo demuestra en su libro "The Mathematical Theory of
Relativity" publicado en 1922, el cual fue el primer libro
acerca del tema, en inglés. Asi, Eddington modificó la ecuación de estado de un
gas relativístico degenerado de tal manera que finitos estados de equilibrio
podrían existir para estrellas de masa arbitraria. Chandrasekhar recientemente
(1988) lamentó la actitud de Eddington, diciendo: "La suprema autoridad de
Eddington en aquellos días retrasó el desarrollo de fructíferas ideas en este
campo por 30 años". Todos habían aceptado la existencia de las Enanas
Blancas, ya que habían sido identificadas en el espacio, pero se dudaba de la
existencia de estrellas más pequeñas. La única insinuación de la existencia de
tales objetos más densos vino por los trabajos de los astrónomos Fritz Zwicky y Walter
Baade. Ellos demostraron que grandes explosiones estelares se
producían en las Galaxias, las cuales podrían originar estos objetos.
Pero Eddington no estaba solo. En 1932, Lev Landau, en el mismo trabajo donde da una
simple derivación de una fórmula para la masa limitante, declara que para
estrellas que excedan el límite, "no existe en toda la Física Cuántica
causa alguna que prevenga al sistema de colapsar a un punto... Como en
realidad tales masas existen completamente como estrellas normales y no muestran
tales tendencias, concluimos que todas las estrellas más pesadas que 1.5
Masas Solares ciertamente poseen regiones de densidad en las cuales las
leyes de la Mecánica Cuántica y, por lo tanto, la Estadística Cuántica, son
violadas".
En 1939, Robert Oppenheimer, por entonces Profesor en
la Universidad de California, en Berkeley, y Hartland Snyder, su estudiante, reavivaron la
discusión calculando el colapso de una esfera homogénea de gas sin presión en la
Teoría General de la Relatividad, encontrando que nada había en las ecuaciones
de la teoría que frenara el colapso gravitacional. Si la masa original de la
estrella era lo suficientemente grande, su fuerza de gravedad podría inclusive
triturar la fase neutrónica y seguir hasta la singularidad. Encontraron también
que la esfera formada por el Horizonte de los Eventos, eventualmente "corta"
toda comunicación con el resto del Universo. Este fue el primer cálculo
riguroso que demuestra la formación de Agujeros Negros. Ellos, junto con
el problema del del colapso gravitacional, fueron ignorados hasta
principios de 1960.
A finales de los años 50, John Archibald
Wheeler comenzó una seria investigación del
problema del colapso. En 1968, Wheeler acuña el nombre de "Agujero
Negro" [AN]. Entre 1916 y 1918, H. Reissner y G.
Nordstrom, descubrieron la solución a las ecuaciones de
campo de Einstein para un Agujero Negro con carga eléctrica. En 1958,
David Finkelstein predice que la
formación de un AN a partir del colapso gravitatorio era inevitable. En
1963, Roy P. Keer, de la Universidad
de Texas, encuentra la solución de las ecuaciones de campo para un Agujero
Negro rotatorio: también descubre una familia exacta de soluciones libres de
cargas para las ecuaciones de campo del vacío de la Relatividad General. En
1965, A. Newman encuentra la solución
de las ecuaciones de campo para un Agujero Negro rotatorio y con carga. El y sus
condiscípulos encontraron la generalización para la carga eléctrica en un
Agujero Negro, la cual representa la solución de las ecuaciones de
Einstein-Maxwell. La unión de estos dos resultados se conocen como la
GEOMETRIA DE KERR - NEWMAN y proveen una única y
completa descripción de los campos gravitacional y electromagnéticos externos de
un AN estacionario. Durante los años 60 se descubrieron importantes propiedades y
poderosos teoremas concernientes a los AN.
El descubrimiento de Fuentes Compactas de
Rayos X en 1962, los Quasars en
1963, y los Pulsars
en 1968, motivaron mucho la investigación teórica
de los AN. Observaciones de la Fuente Binaria de Rayos X, Cygnus
X-1, a principios de los años 70 dieron las primeras evidencias a favor de la
existencia de los AN.
ASTROFÍSICA DE LOS
AGUJEROS NEGROS
Cómo
se forma un AGUJERO NEGRO
Los modelos
sobre la formación de éstos se basa en la Relatividad General, como la teoría
correcta que describe la interacción gravitacional. Cabe señalar que
existen otras teorías que intentan describir a la gravedad y que no predicen la
existencia de los AN. En la actualidad el concenso general es que
existen varios mecanismos para la formación de un
AN:
-
COLAPSO ESTELAR: cuando una estrella de gran masa
(superior a aquella necesaria para formar una Estrella de Neutrones
[EN], o sea, superior a 1.4 Masas solares, según la teoría de
Evolución Estelar desarrollada por el astrofísico Subrahmanyan
Chandrasekhar [1910-1995] ) acaba su combustible
termonuclear, no puede generar presión hacia afuera y por lo tanto no puede
soportar su propia gravedad y colapsa formando así un AN.
-
COLAPSO ESTELAR SECUNDARIO: también puede
formarse un AN si una Estrella de Neutrones adquiere suficiente masa,
absorbida de algún disco de acreción que exista a su alrededor [ejemplo de
canibalismo estelar, donde en un sistema binario estelar una de las estrellas
posee un campo gravitacional tan intenso que le roba masa a la otra]. Entonces
la masa de la EN exedería del límite de 1.4 masas solares y colapsaría
por su propia gravedad.
-
COLAPSO PRIMORDIAL: en los primeros instantes del
Big Bang, en ciertas regiones del Universo la densidad de
materia/energía pudo haber sido tan grande que pequeños AN primordiales (de un
diámetro aproximado a la longitud de Planck, 10-33
cm) se pudieron haber formado debido al desplome gravitatorio de dichas
regiones.
Una vez formado el AN, SE CREE que nada puede parar el colapso
gravitacional de la materia. La geometría espacio-temporal está tan
distorsionada que se forma una especie de superficie "límite" llamada
"Horizonte de Eventos", tal que aun un rayo de luz que se origine
dentro del "radio" de dicha superficie y que se proyecte hacia afuera no puede
escapar, es decir, ni siquiera las partículas (fotones) con la máxima velocidad
permitida por la física actual pueden escapar. Sin embargo, un
resultado teórico del físico relativista Stephen
Hawking (1974) muestra que los AN realmente pueden
irradiar ["Radiación de
Hawking"], o sea, puede emitir
partículas, siempre y cuando éstas se originen afuera del horizonte de eventos,
por lo que los AN no son "máquinas que todo lo absorben", como antes se
creía. Ya que todas las formas de energías ejercen gravitación en la
Relatividad General, incrementar la energía de presión hacia afuera para tratar
de evitar el colapso sólo aceleraría las últimas etapas del mismo; por lo tanto,
no existe ninguna fuente de "presión hacia afuera" conocida
que llegue a ser lo suficientemente dominante que pueda detener el
colapso. Se CREE que la materia colapsada TIENDE HACIA un estado de
"infinita densidad y temperatura": se forma entonces un estado
llamado "singularidad". Sin embargo, este
estado representa un serio problema en la física actual y hoy día SE CREE QUE
DICHO ESTADO NO EXISTE REALMENTE EN LA NATURALEZA y que DEBEN ocurrir
fenómenos desconocidos (cuánticos y/o no-lineales), hasta la fecha, que
impidan que la materia colapsada tienda hacia dicho estado. Estas
creencias se dan dentro del marco de varios modelos de
Gravitación-y-Electrodinámica no-lineal y/o Gravitación Cuántica y
como éstas son áreas de investigación que aun están desarrollándose, habrá que
esperar nuevas soluciones al problema de la singularidad. Mientras tanto,
aceptaremos como "tentativa" la existencia de tal estado y se hablará del mismo
como si realmente existiese. El Horizonte de Eventos oculta
y aisla a la singularidad del resto del Universo, por lo que no puede afectar al
mundo exterior; se dice entoces que la singularidad esta "causalmente
desconectada del resto del Universo".
De las propiedades de la
estrella colapsada (distribuciones variables de masa, campo magnético, momento
angular, etc.), las únicas que en teoría pueden medirse, desde el exterior, son
la masa, el momento angular intrínseco y la carga eléctrica.
Estas propiedades pasan a ser ahora las que caracterizan al AN
visto desde el exterior. En teoría, toda otra
información es irradiada en forma de ondas gravitatorias y electromagnéticas
durante el colapso. Estos tres parámetros que permanecen son las
únicas cantidades observables independientes que caracterizan a un AN
estacionario.
CÓMO SE DETECTAN LOS CANDIDATOS
A AGUJEROS NEGROS
Un AN puede
estar solo flotando por el espacio o en compañía de otras estrellas, en un
sistema binario o de más estrellas o en un cúmulo estelar, en el centro de
muchas galaxias activas. Cuando el AN se encuentra en compañía de otros
objetos es "relativamente fácil" detectarlo, pues éste interacciona
gravitacionalmente con sus vecinos "robandoles" materia.
Cuando esta materia cae al AN se emite grandes cantidades de energía
radiante en forma de rayos X y rayos gamma. Los satélites en
órbita especializados en la detección de este tipo de radiación
identifican la fuente de rayos X/gamma y mandan los datos a la Tierra para su
posterior análisis, puesto que no todas las fuentes de rayos X son AN.
Cuando se analiza el espectro es posible discriminar entre fuentes
compactas [Agujeros Negros y Estrellas de Neutrones] y otras
fuentes. Una vez que se determina que la fuente es un objeto
compacto se procede a TRATAR de distinguir entre una Estrella de Neutrones y el
AN. Ambos tienen un perfil casi parecido en cuanto a su emisión de
rayos X, y aún hoy en día es difícil distinguir entre ambos sólo con el
análisis de su espectro. Por lo general, las
estrellas
de neutrones también son Pulsars [recordemos que no todas las estrellas
neutrónicas son Pulsars], y esto hace más fácil poder discriminar entre
éstas y los AN, ya que los AN no emiten
pulsos
de esta
manera. Supongamos que las cosas no son tan fáciles y que la
estrella de neutrones no es un pulsar. El siguiente análisis podría
ser OPTICO o por radioemisión, o también podría darse el caso de un análisis de
la radiación emitida por estos objetos en otras frecuencia. Si
es posible hacerlo, entonces estas fuentes de rayos X/gamma podrían ser
candidatos a AN, por lo que se analiza luego la velocidad de los vecinos que
circundan al objeto compacto [mediante el Efecto Doppler] y de esa manera es
posible ESTIMAR la masa del objeto, la cual es un factor directo que influye en
la distribución de velocidades entre sus vecinos. Si la masa sobrepasa el
límite teórico de Chandrasekhar para las Estrellas
de Neutrones [1.4 masas solares], entonces se puede asegurar con un buen
"porcetaje de confiabilidad" de que el objeto en cuestion debe ser un AN.
Es así como se detectan muchos de los [candidatos a] AN en nuestra
galaxia y en otras galaxias o supercúmulos [en el centro de los mismas].
Otro método que se utiliza es el de interferometría de ondas de
radio. Los radiotelescopios poseen una muy alta resolución
cuando utilizan este método. Con el mismo es posible detectar
"estructuras" en forma de "chorros de materia" [jets]
que salen expulsados de algunas galaxias. Posteriores análisis [como
los indicados anteriormente] del objeto que se cree que es la fuente de tales
"chorros" revela que la masa sobrepasa por mucho el Limite de Chandrasekhar y
por ende el objeto en cuestión debe ser un AN.
Supongamos que las cosas no son tan
"relativamente" fáciles... supongamos que el AN se encuentra vagando libre por
el espacio. Aun asi es posible detectarlo, aunque mucho más difícil. La técnica que se utiliza se heredó de la busqueda de Materia Oscura en
nuestra galaxia: el Microlensing, o Microenfoque. El mismo consiste en
detectar el efecto de "curvatura del espacio" que produce el objeto, el
cual se traduce en un "enfoque" de la luz que proviene desde atrás del objeto,
procedente de otras fuentes distantes. Es lo mismo que una
lente gravitatoria salvo que a una escala mucho mas pequeña. Con
esta técnica es posible ESTIMAR la masa del objeto que produce el Microenfoque,
y si la misma rebasa el limite antes mencionado, entonces el objeto puede ser un
AN. De hecho, los AN solitarios que se han detectado en los últimos
4 años ha sido gracias a esta técnica.
Otro aspecto astrofísico que es atribuído a
la presencia de loa AN es la Radiación de Fondo de rayos X
[una difusa
radiación espacial de onda corta descubierta hace casi 40
años]. El Observatorio
Chandra, un satélite espacial de la NASA fue diseñado para captar los rayos
X espaciales que no alcanzan la superficie terrestre ya que son
absorbidos por la alta atmósfera. Gracias a la alta resolución de este
satélite, se han podido detectar las fuentes individuales de tal fondo, las
cuales son
en su mayoría núcleos galacticos y Quasares, por lo que
se ha
llegado a la conclusión de que esta radiación de fondo de rayos X, es originada
por un gran número de AN residentes en los núcleos de galaxias lejanas.
ESTUDIO DE LA FORMACIÓN DE LOS
JETS
Los jets no salen desde "dentro" del AN, sino que se forman de la
materia que está cayendo al AN. El mecanismo exacto de la
formacion de tales jets aun se desconoce y la respuesta depende del modelo que
se use. Sin embargo, se cree que los mecanismos globales, no detallados,
se conocen de manera muy general. El escenario es el siguiente:
supongamos que hay 2
estrellas formando un sistema binario; una de ellas explota como supernova y se
convierte en AN. Cuando se forma el AN empieza a destruir a la otra
estrella, su compañera, robándole su materia y tragándosela. Cuando la materia
de la estrella empieza su jornada hacia el AN, por la accion de ciertas leyes
físicas [momento angular, arrastre gravitacional, etc.], dicha materia empieza a
caer hacia el AN formando un disco espiral
(o sea, cae siguiendo una
trayectoria en espiral) alrededor del mismo,
llamado Disco de Acreción. Esta materia es un plasma
muy caliente de particulas cargadas eléctricamente girando alrededor del AN, las
cuales forman un poderoso campo magnético, no perfecto, cuasiperpendicular al
disco, con sus respectivos polo norte y polo sur. Cuando el
plasma esta muy cerca del AN, éste posee mucha energía, tal que de alguna manera
se las arregla para escapar, casi a la velocidad de la luz. Y
lo hace a través de las regiones mas "débiles" gravitacionalmente: los polos
norte y sur, ayudada también por el fuerte campo magnetico.
Hay que enfatizar que esta materia AUN SE ENCUENTRA MUY LEJOS DEL AN. La
materia que está muy cerca cae irremediablemente al AN, pero la que aun está muy
lejos sí tiene oportunidad de escapar si posee la energía suficiente. Los
estudios de este fenómeno son tan complicados que se necesitan supercomputadoras
para poder simular modelos aproximados de lo que verdaderamente esta pasando:
primero tenemos materia plasmática, cargada eléctricamente girando a velocidades
relativistas, produciendo un fuerte campo magnético y al mismo tiempo
interactuando con un fuerte campo gravitatorio y con un igualmente fuerte
arrastre gravitatorio; en otras palabras, tenemos un problema de N-cuerpos,
cargados, con un momento angular grande, con gran energía, inmersos en campos
eléctricos no uniformes, inmersos tambien en un campo gravitacional dinámico y
en una magnetosfera intensa. Es un problema de "magneto - hidrodinámica -
gravitacional - relativista" muy serio.
CANDIDATOS ASTROFÍSICOS
Existen muchos candidatos de masa estelar en nuestra propia
galaxia [LMC
X-3, Cygnus X-1, Nova Muscae 1991, V616 Mon, SS 433, GRS 1915+105,
GRO J1655-40, V404 Cygni, etc.] y otros candidatos
supermasivos en el centro de la Vía Láctea y en el de muchas galaxias
con Núcleos Activos [ANG = Active Nuclei Galaxies] y
Quasares [según la teoría actual de estos objetos, los mismos son
realmente un tipo muy energético de ANG].
Según las
teorías actuales, existen 5 tipos convencionales generales
de AN:
- 1.-
de
Schwarzschild: caso estático. Además de su intenso campo
gravitacional, la otra propiedad física que lo caracteriza es su
masa.
- 2.-
de
Reissner-Nordstrom: caso estático, con masa y carga eléctrica.
- 3.-
de
Kerr: caso estacionario con masa y momento angular intrínseco.
Característica interesante: posee 2 horizontes de eventos y una
singularidad en forma de anillo! Incluso se habla de
que futuras civilizaciones podrían extraer energía a partir de la
ergosfera de este tipo de AN.
- 4.-
de
Kerr-Newman: caso estacionario con masa, carga eléctrica y momento
angular intrínseco.
- 5.-
AN
primordiales.
|
Hay
que enfatizar que hoy día la física de los AN va mucho más allá de este simple
catálogo. Hoy día se habla de AN extremales, no-extremales, con carga de
color (Cromodinámica cuántica), con o sin "pelos", evaporación de
AN, AN sin masa, si los AN tienen entropía entonces cuáles son sus
grados de libertad internos, etc.
FÍSICA
DE LOS AN
El problema
de la singularidad es extremadamente serio y se ha dedicado mucha investigación
referente al tema. Aunque los resultados no son definitivos o
concluyentes, se cree que el estado de la singularidad nunca es alcanzado y que
la nueva física, (procesos no-lineales y/o cuánticos)
debe impedir que tal estado jamás exista. Algunas alternativas que
se han propuesto son:
AGUJEROS DE GUSANO
En este caso, la singularidad no
existe y el intenso campo gravitatorio es tal que distorsiona la geometría del
espaciotiempo de manera que se produce un cambio en la topología del
espaciotiempo, creando un "tunel" a través del cual es posible que la materia
que colapsa pueda "salir hacia otros lugares distantes" en el
Universo.
CREACIÓN DE
UNIVERSOS hijos
En lugar de que la singularidad se
forme, una nueva física aun desconocida (no-lineal y/o cuántica)
debe ser la responsable de que se "origine un nuevo
sub-universo" [se "crea" un nuevo espacio-tiempo de igual o diferente
dimensionalidad] hacia el cual toda la materia va a parar. Nuestro
Universo sería el Universo-padre y los sub-universos así creados serían
los Universos-hijos.
AGUJEROS
NEGROS REGULARES
En principio, son AN (eléctricos y
magnéticos) que no poseen singularidad, ya que al tomar en cuenta
procesos no-lineales (teorías No-Abelianas de
Einstein-Born-Infeld, teoría Electrodinámica no-lineal [NED] acoplada a
la gravitación) se impide la formación de la misma. También es
posible "regularizar" la geometría del AN, deformándola, tal que
la singularidad nunca se alcance, y que en su lugar la materia que colapsa
atraviese una transición de fase y alcance un nuevo estado estable.
Sin embargo, ya que esta es un área nueva de investigación tendremos que
esperar también sus resultados.
Existe una gran esperanza en que al
tomar en cuenta otros procesos (no-lineales y/o cuánticos) además del
gravitatorio, el problema de la singularidad desaparezca. Esta
alternativa parece ser la más razonable y
conservadora.
OTRAS ALTERNATIVAS
Estrellas de Bosones
Desde 1998 se descubrio teoricamente
la posible existencia de otros objetos, que pueden causar que la materia en el
centro de las galaxias se comporte de la misma manera a como lo harían si en
dicho centro galáctico existiese un AN. Si piensan que tal
descubrimiento es "solo teoría", les recuerdo que los AN eran hace algunos
años atrás también "solo teoría". Es posible que estemos cometiendo
un error sistemático al ACEPTAR CIEGAMENTE que los AN eran LA UNICA
POSIBILIDAD, debido a que nadie más había presentado otra alternativa
razonable.
Cabe la posibilidad de que puedan
existir otros objetos del tamaño de un AN galáctico, con una masa igualmente
comparable y que, por lo tanto, ejerzan una fuerza gravitacional igual a
la de un AN. Se les denomina "Estrellas de Bosones", pero en
realidad no son "estrellas" pues no emiten radiación por procesos termonucleares
a como lo hace una estrella normal. ¿De que estan hechas?
De "campos o materia escalar". Muchas de las teorías que
tratan sobre la UNIFICACION
DE FUERZAS predicen que INEVITABLEMENTE DEBEN existir [aun cuando no se
hayan detectado] varios tipos de campos o materia escalar [campos/materia con
spin = 0]. Existe la posibilidad que durante la evolución
del Universo, algunos de esos campos escalares debieron haberse
acumulado/agrupado por su propia fuerza gravitacional formado así regiones de
alta densidad, auto-sostenidas por su propio campo gravitacional. Estos objetos poseerían un campo gravitacional tan intenso
como el de un AN y, de existir, rivalizarian con los AN y los Quasares
[recordemos que la teoría mas aceptada sobre los Quasares dice que los mismos
son, en escencia, agujeros negros supermasivos].
Sin embargo, esta alternativa no
explica qué sucede con la materia durante el colapso gravitatorio de una
estrella supermasiva. Por lo que la formación de un AN por colapso
estelar sigue siendo válida.
GravaStars
Emil Mottola y Pawel
Mazur han encontrado (2001) una solución matemática a las ecuaciones
de la Relatividad General que describen un objeto que exteriormente se parece a
un AN, pero cuyo interior no posee ninguna singularidad. Estos
físicos proponen que en los modelos actuales que describen a los AN se ha
cometido un grave error al no tomar en cuenta la física cuántica, por lo que
los AN hasta ahora descritos no existen. El modelo de
Motola-Mazur, que toma en cuenta ciertos fenómenos cuánticos, describe la
formación de un objeto finito, a partir del colapso gravitacional de una
estrella. Se argumenta que efectos cuánticos cambian severamente al
espacio-tiempo alrededor de la estrella que colapsa, ocasionando que ocurra una
TRANSICIÓN DE FASE en la materia que colapsa, la cual alcanza un
nuevo estado condensado exótico y "extremadamente
estable" llamado GRAVASTAR, el cual no contradice a las leyes
físicas conocidas. El colapso gravitacional de la materia estelar sólo
ocurre hasta cierto punto, luego del cual la materia alcanza dicho estado
estable, evitando así la formación de la singularidad. La materia
colpasada forma una especie de burbuja (esférica) ultra-delgada,
ultra-fría y ultra-oscura, que es prácticamente
indestructible, aunque flexible. Esta burbuja de materia se
encuentra en un nuevo estado, semenjante al Condensado de
Bose-Einstein.
En el interior de tal burbuja de
materia sólo hay espacio-tiempo, el cual está tan curvado que al tomar en
cuenta ciertos fenómenos cuánticos, el mismo ejerce una presión hacia
afuera, lo cual aumenta la estabilidad de la burbuja de materia
colapsada. Si nueva materia cae irremediablemente hacia la
Gravastar, la misma es asimilada por la burbuja; sin embargo, es posible que la
materia en la vecindad de este objeto, y que esté cayendo hacia el mismo, pueda
escapar (antes de atravesar el Horizonte de eventos, por supuesto) o también
podría ser re-emitida como otra forma de energía. Esta propiedad
hace de las Gravastars emisores de energía mucho más "eficientes" que los AN y
podrían ser la explicación de los Estallidos de Rayos Gamma [Gamma Ray
Burst] observados hoy día por los satélites. Las Gravastars no poseen
muchos de los problemas teóricos de los AN [singularidad, entropía
casi infinita, paradojas como: la energía infinita que ganan los fotones cuando
alcanzan el horizonte de eventos, etc.], por lo que resultan una alternativa
muy atractiva a los AN. Vistos desde la Tierra, estos objetos tienen
la misma astrofísica (las mismas propiedades observacionales) que poseen los
AN; es decir, la Gravastar también posee un Horizonte de Eventos, pero no
una singularidad; poseen un muy intenso campo gravitacional, el cual también
puede robar materia de estrellas vecinas, formando Discos de Acreción y
emitiendo así grandes cantidades de radiación. Por lo tanto, todas las
evidencias observacionales recolectadas hasta ahora a favor de los AN, podrían
re-interpretarse como evidencias a favor de las Gravastars.
Aun cuando tales objetos no existan,
con esto se ha comprobado que es posible obtener soluciones a las ecuaciones de
la Relatividad General que no necesariamente representan AN y que pueden
describir el estado final de materia que colapsa gravitacionalmente.
Quizás en un futuro se descubra que los AN no existen después de todo, y que el
destino final real de la materia que colapsa es algo parecido a una
GravaStar.
©
2003 Javier de Lucas