Cuando dos estrellas de neutrones se unieron en el espacio, crearon una sacudida poderosa en el universo: ondas gravitacionales que los científicos detectaron en la Tierra en 2017. Ahora, examinando esas grabaciones de ondas gravitacionales, un par de físicos creen que han encontrado evidencia de un agujero negro que violaría el modelo ordenado extraído de la teoría de la relatividad general de Albert Einstein.
En la relatividad general, los agujeros negros son objetos simples: singularidades infinitamente comprimidas, o puntos de materia, rodeados de horizontes de eventos suaves a través de los cuales no puede escapar la luz, la energía o la materia. Hasta ahora, todos los datos que hemos obtenido de los agujeros negros han respaldado este modelo.
Pero en la década de 1970, Stephen Hawking escribió una serie de documentos sugiriendo que los bordes de los agujeros negros no son tan suaves. En cambio, se desdibujan gracias a una serie de efectos vinculados a la mecánica cuántica que permiten escapar a la "radiación de Hawking". En los años posteriores, han surgido una serie de modelos alternativos de agujeros negros, donde esos horizontes de eventos suaves y perfectos serían reemplazados por membranas más débiles y difusas. Más recientemente, los físicos han predicho que esta pelusa sería particularmente intensa alrededor de los agujeros negros recién formados, lo suficientemente sustancial como para reflejar ondas gravitacionales, produciendo un eco en la señal de la formación de un agujero negro. Ahora, después de la colisión de la estrella de neutrones, dos físicos piensan que han encontrado ese tipo de eco. Argumentan que un agujero negro que se formó cuando las estrellas de neutrones se fusionaron está sonando como una campana resonante y rompe la física de los agujeros negros.
Si el eco es real, entonces debe ser de la pelusa de un agujero negro cuántico, dijo el coautor del estudio, Niayesh Afshordi, físico de la Universidad de Waterloo en Canadá.
"En la teoría de la relatividad de Einstein, la materia puede orbitar alrededor de agujeros negros a grandes distancias, pero debe caer en el agujero negro cerca del horizonte de eventos", dijo Afshordi a Live Science.
Entonces, cerca del agujero negro, no debería haber ningún material suelto para hacer eco de las ondas gravitacionales. Incluso los agujeros negros que se rodean de discos de material deberían tener una zona vacía alrededor de sus horizontes de eventos, dijo.
"El retraso de tiempo que esperamos (y observamos) para nuestros ecos ... solo puede explicarse si alguna estructura cuántica se encuentra justo fuera de sus horizontes de eventos", dijo Afshordi.
Eso es un descanso de las predicciones usualmente inquebrantables de la relatividad general.
Dicho esto, los datos de los detectores de ondas gravitacionales existentes son ruidosos, difíciles de interpretar adecuadamente y propensos a falsos positivos. Una onda gravitacional que resuena en una pelusa cuántica alrededor de un agujero negro sería un tipo de detección completamente nuevo. Pero Afshordi dijo que inmediatamente después de la fusión, esa pelusa debería haber sido lo suficientemente intensa como para reflejar ondas gravitacionales tan bruscamente que los detectores existentes pudieran verla.
Joey Neilsen, astrofísico de la Universidad de Villanova en Pensilvania que no participó en este artículo, dijo que el resultado es convincente, particularmente porque los ecos aparecieron en más de un detector de ondas gravitacionales.
"Eso es más convincente que revisar los datos en busca de un tipo específico de señal y decir '¡Ajá!' cuando lo encuentres ", dijo Neilsen a Live Science.
Aún así, dijo, necesitaría ver más información antes de estar absolutamente convencido de que los ecos eran reales. El documento no tiene en cuenta otras detecciones de ondas gravitacionales reunidas dentro de unos 30 segundos de los ecos informados, dijo Neilsen.
"Debido a que los cálculos de significación son tan sensibles a la forma en que elige y elige sus datos, me gustaría entender todas esas características más completamente antes de sacar conclusiones firmes", dijo.
Maximiliano Isi, astrofísico del MIT, se mostró escéptico.
"No es el primer reclamo de esta naturaleza proveniente de este grupo", dijo a Live Science.
"Desafortunadamente, otros grupos no han podido reproducir sus resultados, y no por falta de intentos".
Isi señaló una serie de documentos que no lograron encontrar ecos en los mismos datos, uno de los cuales, publicado en junio, describió como "un análisis más sofisticado y estadísticamente sólido".
Afshordi dijo que este nuevo artículo suyo tiene la ventaja de ser mucho más sensible que el trabajo anterior, con modelos más robustos para detectar ecos más débiles, y agregó que "el hallazgo que informamos ... es el más estadísticamente significativo de la docena de búsquedas, ya que tenía la posibilidad de falsa alarma de aproximadamente 2 de cada 100,000 ".
Incluso si el eco es real, los científicos aún no saben con precisión qué tipo de objeto astrofísico exótico produjo el fenómeno, agregó Neilsen.
"Lo que es tan interesante de este caso es que no tenemos idea de lo que quedó después de la fusión original: ¿Se formó un agujero negro de inmediato o hubo algún objeto intermedio exótico y de corta duración?" Dijo Neilsen. "Los resultados aquí son más fáciles de entender si el remanente es un hipermasivo que se derrumba en un segundo más o menos, pero el eco presentado aquí no me convence de que ese escenario es lo que realmente sucedió".
Es posible que haya ecos en los datos, dijo Isi, que serían enormemente significativos. Simplemente no está convencido todavía.
Independientemente de cómo se sacudan todos los datos, dijo Neilson, está claro que el resultado aquí apunta a algo que vale la pena explorar más.
