El centro de los agujeros negros gigantes podría arrojar luz sobre los orígenes del universo Con ayuda de fondos europeos, un grupo de científicos ha utilizado nuevos aspectos de la física teórica para comprender mejor la estructura molecular del centro de los agujeros negros que podría arrojar luz sobre el nacimiento del universo. Investigación fundamental Espacio © Aaron Rutten, Shutterstock Los agujeros negros, que absorben estrellas y cualquier otra materia, y que anteriormente no podían verse porque no emiten luz, han sido observados en los últimos años con telescopios gravitacionales. Con el apoyo de fondos europeos, científicos del proyecto BHLOC han ido ampliando la base teórica para comprender lo que está en su centro. «Los científicos han determinado ahora, fuera de toda duda razonable, que en el centro de la galaxia hay un agujero negro masivo. Sin embargo, sabemos muy poco. Lo que sabemos es que un agujero negro gira a cierta velocidad, tiene una masa, energía y una carga eléctrica. Y eso es todo», apunta el coordinador del proyecto, Nick Halmagyi, profesor de investigación del Laboratorio de Física Teórica y de Alta Energía (LPTHE, por sus siglas en francés) de la Universidad París-Sorbona. El proyecto BHLOC trabajó en el cálculo de las correcciones de la gravedad que podrían ser importantes para comprender la historia del principio del Big Bang que creó el universo. «Si modificas la cantidad de energía, lo que significa remontarse cada vez al inicio del Big Bang, hay momentos en que todo puede cambiar y, cuando eso sucede, prevemos que el mero estudio de la gravedad no será suficiente. Se harán algunas correcciones adicionales», explica el profesor Halmagyi. Con tan pocos conocimientos, «cualquier cosa que consigamos calcular mejora explícitamente la comprensión de los agujeros negros, y eso supone un progreso», afirma Shailesh Lal, anteriormente investigador en la Universidad Nacional de Seúl, Corea del Sur, y en India, antes de aceptar una beca de las acciones Marie Skłodowska-Curie en el LPTHE. Propiedades cuánticas Provistos de la comprensión de las propiedades estadísticas y, por lo tanto, de la entropía (una medida de desorden a un nivel muy preciso) de las teorías gravitacionales ampliadas, «la idea era entender las propiedades cuánticas de los agujeros negros», dice el doctor Lal. Los últimos astrofísicos de la Universidad de Cambridge, Stephen Hawking y Jacob Beckenstein, idearon previamente una teoría sobre la entropía de los agujeros negros. «Descubrieron que un agujero negro se comporta exactamente como si estuviera hecho de muchos pedacitos», dice el profesor Halmagyi, que denomina a las partículas «moléculas gravitacionales». Por lo tanto, lo que se encuentra dentro de un agujero negro puede estudiarse usando la teoría cuántica, la teoría de las partículas diminutas. «Tenemos este indicio de que dentro del agujero negro hay un montón de “moléculas”, pero no son las moléculas que siempre imaginamos, son una especie de gravitación efectiva extraña que en realidad no entendemos», explica el profesor Halmagyi. «Así que estamos tratando de comprender los detalles [teóricos] de estas “moléculas” y generalizarlos hacia un tipo de agujero negro que ahora podemos observar en el universo». Nuevos aspectos de las teorías combinadas El reto para los físicos teóricos es encontrar lo que el profesor Halmagyi llama el “punto dulce” entre los modelos teóricos simplificados que proporcionan algunos resultados y las teorías generalizadas que, aunque son enormes y complejas, están más cerca de explicar el mundo real. La teoría de cuerdas, una teoría popular de la gravedad cuántica, se ha utilizado para predecir qué hay dentro de un agujero negro. El proyecto BHLOC «trataba de una forma de funcionar particular de la teoría de cuerdas que nos permite aprender sobre las “moléculas” que forman los agujeros negros utilizando la teoría cuántica de campos, una teoría cuántica que no contiene gravedad», explica el doctor Lal. Unos científicos teóricos estudiaron los agujeros negros rotatorios más pequeños, conocidos con «agujeros negros extremos», utilizando un modelo matemático predictivo simplificado como un «modelo de juguete». «Entonces, si lo simplificamos [el modelo] un poco más, obtenemos algunas descripciones precisas de las “moléculas”. Este fue el gran logro de la teoría de cuerdas», explica el profesor Halmagyi. «La teoría cuántica de campos y la gravedad son los elementos fundamentales de la física, y esta teoría los une como nunca se había hecho», concluye. Palabras clave BHLOC, cosmología, astrofísica, teoría de cuerdas, física cuántica, teoría cuántica, gravedad, agujeros negros
