En el espacio existe un objeto escurridizo que ha planteado un enigma a los científicos, pareciera un agujero negro, pero tiene una diferencia crucial con ellos: estos son agujeros negros sin horizonte de sucesos, lo cual significa que si por alguna razón llegamos a ser atrapados por uno de estos, podríamos escapar de sus garras gravitatorias si nos esforzamos lo suficiente. Se trata de las estrellas de Buchdahl, el objeto más denso del Universo que técnicamente no se convierte en agujero negro.
Agujeros negros
La mayoría de los científicos comparte la idea de la existencia de los agujeros negros, pues hay distintas pruebas de su existencia, como la emisión de ondas gravitacionales cuando colisionan y las espectaculares sombras que crean en los materiales circundantes. Incluso ya se ha logrado fotografiar al primer agujero negro y a Sagitario A*, el agujero supermasivo que vive en el corazón de la Vía Láctea.
Algo que también se sabe sobre ellos, es su formación: son restos del catastrófico colapso gravitatorio de estrellas masivas. Cuando las estrellas gigantes mueren, ninguna fuerza de la naturaleza es capaz de sostener su propio peso, por lo que siguen aplazándose hasta el infinito. Pero como todo, aún hay cosas que no se han logrado comprender, como hasta qué punto puede comprimirse un objeto sin convertirse en un agujero negro.
Tenemos conocimiento de las estrellas enanas blancas, las cuales contiene la masa de un sol en un volumen equivalente al de la Tierra, o las estrellas de neutrones que comprimen eso y más en el volumen de una ciudad. Sin embargo, aún hay algo que no sabemos, y es si existe algo aún más pequeño que evite el destino de convertirse en un agujero negro.
Estrellas que se convierten en agujeros negros sin horizonte de sucesos
Hans Adolf Buchdahl, físico germano-australiano estudió el comportamiento de una estrella idealizada en 1959, la cual fue representada como una burbuja de material perfectamente esférica, comprimida al máximo. A medida que esta burbuja se hacia cada vez más pequeña, su densidad iba en aumento haciendo que su propia atracción gravitatoria fuera todavía más intensa.
El límite de Buchdahl es importante ya que define el objeto más denso posible que puede evitar convertirse en un agujero negro. Por debajo de ese limite, la burbuja de materia siempre se convertirá en un agujero negro, al menos en la Teoría de la Relatividad.
Por más que las estrellas de Buchdahl resultan interesantes, lo cierto es que son hipotéticas ya que nadie ha sido capaz de observar alguna de ellas. En consecuencia la duda invade y los científicos se preguntan si realmente existen o no. Recientemente, Narres Dadhich, físico del Centro Interuniversitario de Astronomía y Astrofísica de Pune (India), podría haber descubierto una nueva propiedad de estas estrellas que podría ayudar a saber si son reales.
Dadhich quien denomina a las estrellas de Buchdahl como imitaciones de agujeros negros, porque sus propiedades observables serían casi idénticas, ha estudiado qué pasa con la energía de una estrella hipotética cuando empieza a colapsar y se convierte en una estrella de Buchdahl.
“A mediad que la estrella colapsa, acumula energía potencial gravitatoria, que es negativa porque la gravedad es atractiva”, explicó Dadhich. Al mismo tiempo, el interior de la estrella gana energía cinética, debido a que todas las partículas se ven obligadas a empujarse unas contra otras en un volumen cada vez más pequeño.
En este nuevo estudio, Dadhich ha descubierto que cuando la estrella alcanza el limite de Buchdahl, la energía cinética total era igual a la mitad de la energía potencial. A esta relación se le conoce como teorema del virial.
Este resultado indica que una estrella de Buchdalh podría existir teóricamente como un objeto estable con propiedades conocidas y bien comprendidas, lo cual sugiere que en efecto podrían estar allá afuera y podrían conducir a conocimientos sobre el funcionamiento interno de los agujeros negros.
Referencias: Dadhich, N. Equation of state for Buchdahl star and black hole. The Astrophysical Journal (2023). DOI
