Podría parecer que confundir una estrella con un agujero negro es difícil. Al fin y al cabo unas son las principales fuentes de luz en el Universo y los otros son famosos por su capacidad para absorber ésta. Ahora un estudio del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) plantea que muchos de los agujeros negros que creemos conocer son, en realidad, estrellas camufladas.
Distintas densidades. No todas las estrellas son iguales y esto abarca su densidad. La densidad de nuestro Sol es de aproximadamente 1,4 gramos por centímetro cúbico (g/cm3), es decir, una densidad del mismo orden de magnitud que la del agua (1 g/cm3). Estrellas como las gigantes rojas tienden a tener densidades menores, mientras que las enanas blancas pueden tener densidades entre 10.000 y 10.000.000 de veces la de nuestro sol.
Un paso más allá, las estrellas de neutrones pueden tener densidades millones de veces superiores a las de las enanas blancas. Las estrellas deben su densidad a la interacción entre gravedad y la energía que desprenden. Cuando su combustible se agota acaban colapsando. Si las estrellas de pequeño tamaño acaban formando enanas blancas, las más grandes acaban formando estrellas de neutrones (o incluso agujeros negros).
En el límite de lo posible. Las estrellas de neutrones se mantienen dentro de un límite teórico de densidad , el límite de Buchdahl. En palabras de Julio Arrechea, investigador IAA-CSIC y coautor del nuevo estudio, “la relatividad general predice la existencia de un límite a cómo de compacta puede ser una estrella, conocido como límite de Buchdahl. Así, cualquier objeto que supere este límite debe ser un agujero negro, pues para objetos tan compactos no hay estructura material conocida que pueda soportar su propia gravedad”.
El nuevo estudio, publicado en la revista Scientific Reports, plantea un nuevo escenario basado añadir a esta física relativista un componente del electromagnetismo: la polarización del vacío. Para entender este concepto tenemos que pasar de lo inimaginablemente denso a la densidad cero, el vacío.
Polarización del vacío. Entender el vacío es una tarea sorprendentemente difícil. En lo que comúnmente entenderíamos por el vacío, el universo tiende a generar lo que se denominan partículas virtuales. Surgen no de una nada absoluta sino de los denominados campos cuánticos. Se trata de parejas de partículas y antipartículas que surgen de esta “nada” y se aniquilan en fracciones infinitesimales de un segundo. Cuando estas surgen del campo electromagnético toman la forma de electrón y positrón.
Ahora bien, pese a su corta vida, estas partículas virtuales dejan su impronta en su entorno, en el caso de las parejas electrón y positrón, esta impronta se deja apreciar en la distribución de las cargas del entorno. Este fenómeno se conoce como la polarización del vacío.
Materia semiclásica. La idea tras el estudio es que esta energía electromagnética en el entorno de la estrella funciona como una fuente de gravedad más en el entorno de la estrella, una nube a la que denominan materia semiclásica.
Tendría, además, unas propiedades físicas distintas a las de la materia convencional, lo que incluiría la posibilidad de albergar energías negativas en determinadas situaciones. Estas propiedades “semiclásicas” pueden implicar, según defiende la tesis del artículo estrellas compactas con una densidad más allá de la marcada por el límite de Buchdahl.
Entender mejor el Universo. Nuestra comprensión del cosmos depende en buena medida de aquello que no podemos ver. Por eso es importante tener una idea lo más certera posible de saber qué es lo que nuestros instrumentos detectan.
Los agujeros negros son algunos de los objetos más extraños que conocemos, donde las leyes de la naturaleza parecen comportarse de una manera única. Es precisamente por ello que contienen tanta información sobre estas mismas leyes.
Si la hipótesis postulada por Arrechea y sus compañeros es acertada, es posible que también las estrellas tengan más misterios en torno a sí mismas de lo que sospechábamos. Y por tanto mucho que enseñarnos del Universo.
Imagen | NASA
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