Qué hay dentro de un agujero negro es un misterio que aún estamos lejos de responder. Puesto que nada puede salir de su interior nos resulta imposible ver lo que hay dentro, así que nuestra única forma de indagar en sus adentros es a través de la teoría.
Pero a veces al construir estas teorías podemos meter la pata a la hora de establecer la cadena de proposiciones matemáticas o lógicas en las que se fundamentan las teorías. Y eso es algo que le pudo haber pasado incluso al mismísimo Stephen Hawking.
Así lo defiende un reciente trabajo que ha aparecido publicado como borrador en las plataformas ArXiv y Researchgate. El artículo podría haber pasado quizás desapercibido si no fuera por haber estado firmado por un peso pesado en la cosmología, Roy Kerr.
El artículo pone en cuestión nada menos que la noción de que que en el interior de los agujeros negros existan singularidades. Lo hace falsando uno de los argumentos matemáticos a partir de los cuales Roger Penrose y Stephen Hawking construyeron su teorema sobre la singularidad.
Pero, ¿qué es la singularidad? ¿Y quién es este Kerr? Podemos responder a ambas cosas más o menos a la vez.
La idea de la existencia de los agujeros negros parte de la relatividad de Einstein y de las llamadas ecuaciones de campo de Einstein. A partir de estas ecuaciones el físico alemán Karl Schwarzschild concibió lo que podríamos considerar el modelo teórico más sencillo de agujero negro.
En este modelo pueden distinguirse dos partes: un horizonte de sucesos que delimita el volumen del espacio donde el influjo gravitatorio del agujero negro es tan grande que ni la luz puede escapar; y una singularidad, un punto en el espacio y el el tiempo donde la densidad es tal que la curvatura de éstos se hace infinita.
Había un problema, y es que todos los cuerpos celestes, en parte al menos por causa de interacciones gravitatorias, tienden a rotar. Solucionar las ecuaciones de campo de Einstein en estático era una cosa, pero si quería tenerse en cuenta el momento angular… la cosa se complicaba. Tanto que pasó casi medio siglo hasta que un modelo de agujero negro que tuviera en cuenta esta rotación. Quien resolvió este problema fue el mismo Kerr. Corría el año 1963.
Si bien los llamados agujeros negros de Kerr cuentan con singularidad (una en forma de anillo en lugar de estar concentrada en un punto), este matemático de 91 años ha tachado de “fe, no ciencia” el consenso actual en torno a la idea de que los agujeros negros cuentan con singularidades en sus respectivos interiores.
El contrraargumento
Lo hace poniendo en duda uno de los argumentos que en su día propusieron Penrose y Hawking a la hora de defender la existencia de singularidades. El argumento parte de la longitud afín de la luz. La luz no “envejece” ya que todo aquello que se desplaza a velocidades cercanas a la de la luz, pero la longitud afín permitía a los teóricos tener una medida análoga de su “ciclo vital”.
Partiendo del hecho de esta longitud afín era finita, Penrose y Hawking concluyeron que ese punto en el que la luz “terminaba” no podía ser otra cosa que una singularidad. Este es un argumento que se ha mantenido vigente durante más de medio siglo y contra el cual Kerr ha arremetido en su último trabajo, probando, también matemáticamente, que esta longitud afín finita no tenía que implicar necesariamente la existencia de una singularidad.
Si Kerr está en lo cierto, Penrose y Hawking habrían metido la pata en su argumentación en favor de la existencia de las singularidades, pero, ¿quiere decir eso que las singularidades no existen? Pues no, tampoco.
Refutar una prueba es una cosa y refutar una hipótesis es una muy distinta. Como señalaba la física y divulgadora Sabine Hossenfelder, una prueba puede ser errónea a sin que la conclusión deje de ser correcta.
Pueden existir distintas formas de llegar a construir esta hipótesis, y este es el caso de las singularidades. Podemos empezar recordando que es la teoría de la relatividad en sí misma la que nos invita a pensar que en los adentros de los agujeros negros existen singularidades, la longitud afín es tan solo una forma de demostrar esto matemáticamente. Como explica Hossenfelder, no conocemos fuerza o motivo por el cual la materia pueda comprimirse tanto como causa de la atracción gravitatoria como para acabar cumpliendo con la predicción de Einstein.
La última cuestión a tener en cuenta que nos recuerda la física alemana tiene que ver con el hecho de que aún es mucho lo que no sabemos sobre la física. Lo que creemos saber sobre agujeros negros se basa en la relatividad y lo que sabemos sobre la gravedad, pero esta teoría aún no ha sido puesta en común con lo que sabemos sobre cuántica, física de partículas y las interacciones fundamentales en una “teoría del todo”.
Para muchos físicos, los efectos cuánticos pueden hacer que el interior de los agujeros negros sea muy distinto de lo que concebimos hoy en día. E incluso podrían, hipotéticamente, ser esa fuerza que evite la aparición de la singularidad. Quizás esta teoría unificada sea nuestro único salvoconducto para adentrarnos en un agujero negro. Teóricamente, claro.
Imagen | NASA/JPL-Caltech
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