Parece un agujero negro y desvía la luz como un agujero negro, pero en realidad podría ser un nuevo tipo de estrella. Esa es la nueva conclusión a la que se llegó en la Universidad Johns Hopkins. Aunque el objeto misterioso es una construcción matemática hipotética, las nuevas simulaciones sugieren que podría haber otros cuerpos celestes en el espacio escondidos incluso de los mejores telescopios de la Tierra. Los hallazgos acaban de publicarse en Physical Review D.
Nos sorprendió mucho. El objeto parece idéntico a un agujero negro, pero sale luz de su punto oscuro. La detección de ondas gravitacionales en 2015 sacudió el mundo de la astrofísica porque confirmó la existencia de agujeros negros.
Inspirado por esos hallazgos, el equipo de Johns Hopkins se dispuso a explorar la posibilidad de otros objetos que pudieran producir efectos gravitatorios similares, “pero que podrían pasar por agujeros negros cuando se observan con sensores ultraprecisos en la Tierra. ¿Cómo sabrías cuando no es un agujero negro? No tenemos una buena manera de probar eso. Estudiar objetos hipotéticos también nos ayudará a resolverlo”, indicó el coautor de este estudio y físico de Johns Hopkins, Ibrahima Bah.
Las nuevas simulaciones representan de manera realista un objeto que este equipo de Johns Hopkins llama solitón topológico. Las simulaciones muestran un objeto que se ve como una foto borrosa de un agujero negro desde lejos, pero como algo completamente diferente de cerca. Es hipotético en esta etapa. Pero el hecho de que el equipo pudiera construirlo utilizando ecuaciones matemáticas y mostrar cómo se ve con simulaciones sugiere que podría haber otros tipos de cuerpos celestes en el espacio escondidos incluso de los mejores telescopios de la Tierra.
¿Un posible imitador?
Los hallazgos muestran cómo el solitón topológico distorsiona el espacio exactamente como lo hace un agujero negro, pero se comporta diferente, ya que se revuelve y libera rayos de luz débiles que no escaparían a la fuerte fuerza gravitatoria de un agujero verdadero. La luz está fuertemente doblada, pero en lugar de ser absorbida como lo sería en un agujero negro, se dispersa con movimientos extraños hasta que en un punto regresa a de manera caótica. No ves un punto oscuro. Ves mucho desenfoque, lo que significa que la luz está orbitando como un loco alrededor de este extraño objeto.
El campo gravitatorio de un agujero negro es tan intenso que la luz puede girar a su alrededor a cierta distancia de su centro, de la misma manera que la Tierra lo hace alrededor del sol. Esta distancia determina el borde de la sombra del agujero, de modo que cualquier luz entrante golpeará fatalmente la región que llamamos horizonte de eventos. Allí, nada puede escapar, ni siquiera la luz. El equipo de Hopkins simuló varios escenarios utilizando imágenes del espacio exterior como si hubieran sido capturadas con una cámara, colocando un agujero negro y el solitón topológico frente a la lente.
Los resultados produjeron imágenes distorsionadas debido a los efectos gravitacionales de los cuerpos masivos. Estas son las primeras simulaciones de objetos de teoría de cuerdas astrofísicamente relevantes, ya que podemos caracterizar las distinciones entre un solitón topológico y un agujero negro como si un observador los estuviera viendo en el cielo.
Motivados por varios resultados de la teoría de cuerdas, descubrimos en 2021 formas de construir solitones topológicos utilizando los principios de la relatividad general de Einstein. Si bien no son predicciones de nuevos objetos, sirven como los mejores modelos de cómo podrían verse en situaciones de gravedad cuántica, como en comparación con los agujeros negros. Fueron creadas previamente modelos de estrellas bosónicas, gravastars y otros elementos hipotéticos que podrían ejercer efectos gravitatorios similares con formas exóticas de materia.
Pero esta nueva investigación explica las teorías de los pilares del funcionamiento interno del universo que otros modelos no. “Utiliza la teoría de cuerdas que reconcilia la mecánica cuántica y la teoría de la gravedad de Einstein. Es el comienzo de un maravilloso programa de investigación. Esperamos en el futuro poder proponer genuinamente nuevos tipos de estrellas ultracompactas que consistan en novedosas clases de estrellas de materia de la gravedad cuántica” sostuvo Bah.
El equipo que ha llevado a cabo esta investigación incluye al físico de Johns Hopkins Emanuele Berti. El solitón topológico en las simulaciones se construyó por primera vez en una investigación publicada en 2022 por el grupo de Bah.
*Pierre Heidmann, es físico de la Universidad Johns Hopkins y quien dirigió el estudio
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