Sorprendente nueva evidencia sugiere que los agujeros negros impulsan la expansión del universo

Un nuevo estudio innovador finalmente podría proporcionar una respuesta a uno de los misterios astrofísicos más desconcertantes, sin necesidad de agregar nada nuevo a nuestros modelos actuales. Los físicos sugieren que los agujeros negros podrían contener una extraña forma de energía que está acelerando la expansión del universo.
Los astrónomos saben desde finales de la década de 1920 que el universo se está expandiendo, y durante décadas se asumió que la velocidad de esta expansión se desaceleraría con el tiempo. Después de todo, la gravedad acerca las cosas, y se pensaba que la atracción gravitacional de toda la materia del universo estaba arrastrando todo.

Pero en la década de 1990, los astrónomos que usaban el telescopio espacial Hubble hicieron un descubrimiento inesperado : estaba ocurriendo exactamente lo contrario. Cuanto más lejos estaba un objeto de nuestro punto de vista, más rápido parecía alejarse de nosotros, lo que indica que la expansión del universo se estaba acelerando con el tiempo. Sin explicación en los modelos en ese momento, se formuló una fuerza denominada ” energía oscura “, que empuja todo lejos de todo lo demás a un ritmo creciente.

Los astrónomos han estado buscando signos de esta energía oscura desde entonces, basándose en las propiedades que parece tener. Y en un nuevo estudio, un equipo internacional de científicos afirma haber encontrado evidencia de dónde podría estar escondida la energía oscura: dentro de los agujeros negros.

Al contrario de lo que podríamos pensar, el vacío no está totalmente vacío: las fluctuaciones cuánticas aleatorias producen lo que se conoce como energía del vacío, que ejerce una presión hacia el exterior que podría actuar contra la gravedad e impulsar la expansión del universo. En algunos modelos, la energía del vacío se puede encontrar en los agujeros negros, y en el nuevo estudio el equipo encontró la primera evidencia observacional de esto.

Los astrónomos comenzaron estudiando la evolución de los agujeros negros supermasivos en el centro de las galaxias durante los últimos nueve mil millones de años. Estos agujeros negros ganan masa principalmente tragando polvo, gas, estrellas y otros agujeros negros, pero en algunas galaxias, conocidas como galaxias elípticas gigantes, esta materia prima se seca. Cabe esperar entonces que los agujeros negros supermasivos de las galaxias elípticas dejen de crecer.

Los investigadores compararon las masas de estos agujeros negros en galaxias elípticas distantes (que se ven como eran hace miles de millones de años) con las más cercanas a nosotros en el espacio y el tiempo. Y, efectivamente, los agujeros negros supermasivos de las galaxias elípticas modernas son entre siete y 20 veces más masivos que hace nueve mil millones de años.

Eso indica que los agujeros negros supermasivos también pueden ganar masa a través de algún otro mecanismo. Y si contienen energía del vacío, ambos contribuirían a la expansión del universo y también ganarían masa en el proceso, en un fenómeno llamado acoplamiento cosmológico.

El equipo dice que esta es la primera evidencia observacional de que los agujeros negros contienen energía del vacío, y cuando analizaron los números descubrieron que esto podría explicar la cantidad de energía oscura medida en el universo hoy.

Si bien no ha habido escasez de otras fuentes propuestas de energía oscura , el equipo dice que este nuevo modelo puede ser el mejor. Esto se debe a que no requiere que se agregue nada nuevo a nuestros modelos existentes: los agujeros negros pueden tapar la brecha como lo predice la teoría general de la relatividad de Einstein.

Como bono adicional, el nuevo modelo también explica otro rompecabezas cosmológico. En los modelos actuales, se teoriza que los agujeros negros comprimen todo lo que cae en ellos en una singularidad infinitamente densa, un punto donde las leyes de la física se rompen. Deberían ser matemáticamente imposibles, por lo que los físicos encuentran soluciones para ellos o los interpretan como que nuestros modelos están incompletos. Pero si los agujeros negros contienen energía del vacío, ya no es necesario que existan las singularidades, lo que podría ser un gran avance en nuestra comprensión y una mayor evidencia para el nuevo modelo.

A pesar de lo intrigante que es el estudio, se necesitarán más investigaciones y observaciones para confirmar el modelo.

La investigación se publicó en dos artículos en The Astrophysical Journal y Astrophysical Journal Letters . El equipo describe el trabajo en el siguiente video.