El interior de los agujeros negros sigue siendo un enigma para la ciencia. En 1916, el físico alemán Karl Schwarzschild esbozó una solución a las ecuaciones de la relatividad general de Albert Einstein, según la cual el centro de un agujero negro consiste en la llamada singularidad, un punto en el que el espacio y el tiempo dejan de existir.

Aquí, según la teoría, dejan de aplicarse todas las leyes físicas, incluida la teoría general de la relatividad de Einstein; el principio de causalidad queda suspendido. Esto constituye una gran molestia para la ciencia: al fin y al cabo, significa que ninguna información puede escapar de un agujero negro más allá del llamado horizonte de sucesos.

Esta podría ser una razón por la que la solución de Schwarzschild no atrajo mucha atención fuera del ámbito teórico durante mucho tiempo, es decir, hasta que se descubrió el primer candidato a agujero negro en 1971, seguido por el descubrimiento del agujero negro en el centro de nuestra Vía Láctea en la década de 2000 y, finalmente, la primera imagen de un agujero negro, captada por el Event Horizon Telescope Collaboration en 2019.

En 2001, Pawel Mazur y Emil Mottola propusieron una solución diferente a las ecuaciones de campo de Einstein que dio lugar a objetos que denominaron estrellas de condensación gravitatoria o gravastares. A diferencia de los agujeros negros, los gravastares presentan varias ventajas desde el punto de vista de la astrofísica teórica.

Por un lado, son casi tan compactos como los agujeros negros y también presentan una gravedad en su superficie que es esencialmente tan fuerte como la de un agujero negro, por lo que se asemejan a un agujero negro a efectos prácticos.

Por otro lado, los gravastares no tienen horizonte de sucesos, es decir, una frontera desde la que no se puede enviar información, y su núcleo no contiene una singularidad. En cambio, el centro de las gravastares está formado por una energía exótica -oscura- que ejerce una presión negativa a la enorme fuerza gravitatoria que comprime la estrella. La superficie de los gravastares está representada por una delgadísima piel de materia ordinaria, cuyo espesor se aproxima a cero.

Los físicos teóricos Daniel Jampolski y Luciano Rezzolla, de la Universidad Goethe de Fráncfort, han presentado una solución a las ecuaciones de campo de la relatividad general que describe la existencia de un gravastar dentro de otro gravastar. Han dado a este hipotético objeto celeste el nombre de «nestar» (del inglés nested, anidado).

Daniel Jampolski, que descubrió la solución como parte de su tesis de licenciatura supervisada por Luciano Rezzolla, afirma: La nestar es como una muñeca matrioska, y añade que nuestra solución a las ecuaciones de campo permite toda una serie de gravastares anidados.

Mientras que Mazur y Mottola plantean que el gravastar tiene una fina piel casi infinita formada por materia normal, la envoltura compuesta de materia del nestar es algo más gruesa: Es un poco más fácil imaginar que algo así pueda existir.

Luciano Rezzolla, catedrático de Astrofísica Teórica de la Universidad Goethe, explica: Es fantástico que, incluso 100 años después de que Schwarzschild presentara su primera solución a las ecuaciones de campo de Einstein a partir de la teoría general de la relatividad, siga siendo posible encontrar nuevas soluciones. Es un poco como encontrar una moneda de oro a lo largo de un camino que ya ha sido explorado por muchos otros antes. Por desgracia, aún no tenemos ni idea de cómo podría crearse un gravastar de este tipo. Pero aunque los nestares no existan, explorar las propiedades matemáticas de estas soluciones nos ayuda en última instancia a comprender mejor los agujeros negros.


Fuentes

Goethe Universität Frankfurt am Main | Daniel Jampolski, Luciano Rezzolla, Nested solutions of gravitational condensate stars. Classical and Quantum Gravity vol.41, no.6, DOI 10.1088/1361-6382/ad2317


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