La teoría de cuerdas surgió hace ya unas décadas como una manera de unificar la mecánica cuántica que describe cómo se comportan las partículas en un mundo microscópico y la teoría de la relatividad general, que explica el comportamiento de los monstruos más grandes del cosmos. El problema es que las ecuaciones de amabas teorías no van bien juntas y la teoría de cuerdas no ha avanzado mucho en su campo. Pero un nuevo tipo de estrella muy similar a los devoradores agujeros negros, podría abrir el camino para que finalmente las teorías se unifiquen.
¿Agujeros negros u otra monstruosidad?
Predichos hace más de un siglo como entes que torturan y deforman el espacio tiempo, los agujeros negros habían sido un misterio para los astrofísicos y astrónomos. Aunque eran un objeto primordial en la teoría de la relatividad general de Albert Einstein, no fue hasta 2015 cuando el observatorio de detección de ondas gravitacionales LIGO pudo comprobar que se trata de objetos que existen en la realidad y no sólo en el papel.
Ahora, luego de que se pudiera capturar la primera imagen de un agujero negro y de que sabemos más sobre ellos, los físicos teóricos están especulando que no todas las distorsiones del espacio tiempo son realmente agujeros negros. Un grupo de investigadores de la Universidad John Hopkins describió un grupo de objetos que parecen agujeros negros, se comportan como ellos, pero realmente serían un tipo de estrella exótica llamada solitón topológico.
Estas rarezas que hasta ahora son sólo hipotéticas, también se presentarían como una torcedura gravitacional en el espacio-tiempo pero lo que las convierte en objetos tan apasionantes, es que estarían torciendo cuatro dimensiones y han sido predichas por la teoría de cuerdas, en las que los elementos más pequeños del Universo no son puntos en forma de píxeles, sino pequeñas cuerdas que vibran.
El camino para unificar la teoría de cuerdas y la relatividad general
Desde nuestra lejana posición de los rincones interesantes del cosmos, no podemos apreciar gran detalle de lo que sucede en la topología del espacio, pero de cerca esta parece estar fuertemente distorsionada.
El equipo de la Universidad John Hopkins construyó matemáticamente el objeto hipotético llamado solitón topológico, un tipo raro de estrella que ha sido predicho por la teoría de cuerdas. Las ecuaciones matemáticas que describen al objeto fueron llevadas a la simulación para observar cómo se comportaría. Superpusieron las simulaciones a imágenes reales del Universo para obtener una comprensión del comportamiento y la construcción de la estrella, y encontraron algo asombroso.
Desde la distancia, el solitón topológico se veía exactamente como un agujero negro, con la luz que parecía ser tragada. No obstante, al acercarse más, el solitón topológico se volvió cada vez más extraño; no devoró la luz como lo haría un agujero negro convencional, sino que la revolvió para luego escupirla.
“La luz está fuertemente desviada, pero en lugar de ser absorbida como lo sería en un agujero negro, se dispersa con movimientos vibrantes hasta que en un punto regresa a ti de una manera caótica”, dice Pierre Heidmann, coautor de la investigación. “No ves un punto oscuro. Ves mucho desenfoque, lo que significa que la luz está orbitando como un loco alrededor de este extraño objeto”.
El descubrimiento es de suma importancia, ya que podría allanar el camino para que finalmente la teoría de cuerdas y la teoría de la relatividad general se unifiquen, lo que comprobaría que nuestro entendimiento del comportamiento cósmico es correcto.
“Estas son las primeras simulaciones de objetos astrofísicamente relevantes de la teoría de cuerdas, ya que podemos caracterizar las diferencias entre un solitón topológico y un agujero negro como si un observador los estuviera viendo en el cielo”, explica Heidmann.
Aunque el solitón topológico es un objeto hipotético, no olvidemos que los agujeros negros fueron monstruos devoradores de luz teóricos y que la ciencia tardó más de un siglo en comprobar su existencia. Puede que este sea el camino para buscar rarezas en el cosmos que comprueben la existencia de estas exóticas estrellas.
Referencias: Heidmann, P. Bah, I. Berti, E. Imaging topological solitons: The microstructure behind the shadow. Physical Review, DOI.
