Cuando las estrellas colapsan, pueden crear agujeros negros, que se encuentran en todo el universo: objetos misteriosos con un borde exterior, llamado horizonte de eventos, que lo atrapa todo , incluida la luz.
La teoría de la relatividad general de Einstein predijo que cuando un objeto entra en el horizonte de eventos, termina en el centro de un agujero negro llamado singularidad, donde queda completamente aplastado.
En esta singularidad, la atracción gravitatoria es infinita y todas las leyes conocidas de la física se rompen , incluida la teoría de Einstein. Durante las últimas décadas, los científicos se han preguntado si realmente existen singularidades, utilizando ecuaciones matemáticas complejas que hasta ahora no han logrado resolver el misterio, informa Trends 21.
Parampreet Singh, profesor ayudante del Departamento de Física y Astronomía de la Louisiana State University (LSU), y sus colaboradores han desarrollado nuevas ecuaciones matemáticas que van más allá de la teoría general de la relatividad de Einstein y superan su límite principal : la singularidad central de los agujeros negros. El estudio, publicado en Physical Review Letters y Physical Review D, fue destacado por los editores de la American Physical Society.
Gravedad cuántica de bucle
En la década de 1990, los científicos desarrollaron una teoría llamada gravedad cuántica de bucle, que combina las leyes de la física microscópica o de la mecánica cuántica con la gravedad para explicar la dinámica del espacio y el tiempo. Las nuevas ecuaciones de estos autores describen agujeros negros en un bucle gravitacional cuántico y muestran que no existe una singularidad de agujero negro.
“En la teoría de Einstein, el espacio-tiempo es un tejido que se puede dividir tanto como queramos. Ésta es esencialmente la causa de la singularidad, donde el campo gravitatorio se convierte en infinito. En la gravedad cuántica de bucle, el tejido del espacio-tiempo tiene una estructura similar que no se puede dividir más allá del azulejo más pequeño. Mis colegas y yo hemos demostrado que esto es el caso dentro de los agujeros negros, por lo que no hay singularidad alguna», dijo Singh en un comunicado.
En lugar de un bucle de singularidad, la gravedad cuántica predice un embudo hacia otra rama del espacio-tiempo. ‘Estas unidades de geometría en forma de baldosas, llamadas ‘excitaciones cuánticas’, que resuelven el problema de la singularidad, son mucho más pequeñas de lo que podemos detectar con la tecnología actual, pero tenemos ecuaciones matemáticas precisas que predicen su comportamiento’, añade . Abhay Ashtekar, otro investigador que es también uno de los fundadores de la gravedad cuántica de bucle.
‘A LSU, hemos desarrollado técnicas computacionales avanzadas para extraer las consecuencias físicas de estas ecuaciones físicas mediante superordenadores, lo que nos acerca un paso a una prueba robusta de la gravedad cuántica’, dice Singh.
culpa de Einstein
La teoría de Einstein no sólo falla en el centro de los agujeros negros, sino que también explica cómo se creó el universo a partir de la singularidad del Big Bang. Así, hace diez años, Ashtekar, Singh y sus colaboradores empezaron a extender la física más allá del Big Bang e hicieron nuevas predicciones mediante la gravedad cuántica de bucle. Utilizando ecuaciones matemáticas y métodos computacionales para la gravedad cuántica en bucle, demostraron que el Big Bang es sustituido por el ‘Big Bounce’.
El Big Bounce es un modelo científico de la formación del Universo conocido, según el cual el Big Bang es el resultado del colapso del universo anterior. Esto sugiere que podemos vivir en el primero de todos los universos, pero podemos vivir en los dos mil millones de universo (o cualquiera de una secuencia infinita de universo).
Sin embargo, los investigadores advierten que el problema de superar la singularidad del agujero negro es especialmente difícil. ‘En mi opinión, el destino de los agujeros negros en la gravedad cuántica es el problema más importante de la física teórica’, dice Jorge Pullin, profesor de Física Teórica Horace Hearne en LSU, que no participó en el estudio. .
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Difundir, hay 2.325 exoplanetas . El censo del satélite Kepler de la NASA es sin duda mucho mayor, pero es un buen punto de partida para determinar cuáles podrían ser habitables. Para ello es necesario conocer las condiciones atmosféricas de los planetas donde hay agua , determinar su origen y describir los campos magnéticos de los planetas. Y todo esto con el menor error posible, por no tocar a ciegas.
Con este fin, un equipo de astrónomos apoyado por la Unión Europea ha puesto en marcha el proyecto HOTMOL (Hot Molecules in Exoplanets and Inner Disks), que utiliza una nueva técnica con la esperanza de detectar moléculas calientes (vapor de agua y otras partículas volátiles) en un planeta exterior. . en la zona interior de los planetas y discos protoplanetarios.
Para que un objeto planetario sea considerado un planeta extrasolar, debe cumplir cuatro criterios: una masa mínima igual o inferior a treinta masas de Júpiter; la presencia de una estrella huésped; realizado un seguimiento y validación adicionales suficientes para evitar falsos positivos; y la difusión de toda esta información y propiedades orbitales y físicas en publicaciones revisadas por pares.
Sin embargo, identificar un planeta similar a la Tierra que podría albergar vida es mucho más difícil porque requiere agua líquida, algo que la tecnología disponible actualmente no ha podido detectar. Sin embargo, el proyecto HOTMOL ayudará a desarrollar métodos sensibles para detectar moléculas calientes en los exoplanetas, y que este logro es importante para nuestra comprensión de los sistemas estelares y planetas.
La líder del proyecto, la profesora Svetlana Berdyugina, de la Universidad Albert Ludwig de Friburgo (Alemania), explica a la agencia europea Cordis que el principal obstáculo para el estudio de los sistemas exoplanetarios es ‘la separación de la luz del mismo planeta y su influencia’. estrellas’. Para ello, el equipo de HOTMOL utiliza una ingeniosa técnica de doble diferencial llamada espectropolarimetría.
‘En primer lugar, la señal de un planeta se distingue por líneas espectrales, porque los espectros estelares pueden no contener ninguna molécula específica, o pueden estar presentes, pero cambian la velocidad en relación con las líneas estelares’, explica Berdyugina. . En segundo lugar, las líneas espectrales de los planetas se hacen perceptibles en la luz polarizada cerca de determinadas fases orbitales. De este modo, estas líneas aparecerían y desaparecerían periódicamente en luz polarizada a medida que el planeta gira en torno a su estrella. Mediante este método, la sensibilidad de detección se incrementa al menos en un orden de magnitud. También sirve como verificación de la realidad cuando se intenta detectar moléculas utilizando sólo la espectroscopia.
En conjunto, las señales espectrales y de polarización proporcionan información que antes no estaba disponible. ‘Nuestro primer objetivo es desarrollar nuevos métodos, pero nuestro objetivo principal es utilizarlos ampliamente’. En particular, un requisito previo importante será la disponibilidad de instrumentos de observación especiales, tales como una serie de telescopios con polarímetros de alta precisión’, añade.
Para ello, se han colocado varias copias de estos polarímetros tan precisos en telescopios de diversas partes del mundo, como La Palma y Tenerife (Islas Canarias), Mauna Kea y Haleakala (Hawai), y más tarde éste año en Tasmania (Australia). ) Pero éste es sólo el primer paso.
Susan McDonald se especializó hace años en el avistamiento y el estudio de estrellas. Nos ha demostrado la importancia del cálculo algorítmico y la precisión para analizar los astros, y ha redactado los mejores artículos de la web para estudiarlas. Practica meditación y trabaja en un centro de astrología cerca de su ciudad.