¿Vivimos en un agujero negro? Vida dentro de un agujero negro El universo está en un agujero negro.

Los científicos estadounidenses han propuesto la hipótesis absolutamente increíble de que todo nuestro vasto Universo se encuentra dentro de un agujero negro gigante. Sorprendentemente, un modelo así puede explicar muchos de los misterios del Universo.

El físico estadounidense de la Universidad de Indiana Nikodem Poplavsky es el fundador de una teoría bastante inusual sobre la estructura de nuestro Universo. Según esta teoría, todo nuestro Universo se encuentra dentro de un Agujero Negro gigante, que a su vez se encuentra en el supergran Universo.

Esta hipótesis aparentemente inusual puede explicar muchas de las inconsistencias que existen en la teoría moderna del Universo. Poplavsky presentó su teoría hace un año y ahora la ha aclarado y ampliado significativamente.

Agujero negro: entrada al túnel del espacio-tiempo

En el modelo de construcción del Universo desarrollado por el físico estadounidense, se acepta la suposición de que los agujeros negros
son entradas a los agujeros de gusano de Einstein-Rosen, es decir, túneles espaciales que conectan diferentes partes del espacio-tiempo de cuatro dimensiones.

En este modelo, el Agujero Negro está conectado por un túnel con su propia antípoda: el Agujero Blanco, que se encuentra en el otro extremo del túnel del tiempo. Es dentro del agujero de gusano con esta estructura del Universo donde se observa una expansión constante del espacio.

Ahora Poplavsky concluyó que nuestro Universo es el interior de este túnel que conecta los agujeros Blanco y Negro. Este modelo del universo explica la mayoría de los problemas insolubles de la cosmología moderna: materia oscura, energía oscura, efectos cuánticos al analizar la gravedad a escala cósmica.

Para construir su modelo, el autor de la teoría utilizó un aparato matemático especial: la teoría de la torsión. En él, el espacio-tiempo aparece como un haz único que se retuerce bajo la influencia de la curvatura gravitacional del espacio-tiempo. Estas curvaturas pueden detectarse incluso con nuestros muy imperfectos medios de observación a escala global.

¿Cómo es realmente el mundo?

Por lo tanto, en el mundo que nos rodea, todos ven solo lo que es accesible a sus sentidos, por ejemplo, un insecto que se arrastra sobre un globo lo siente plano e infinito. Por lo tanto, es muy difícil detectar la torsión del espacio-tiempo flexible, especialmente si estás dentro de esta dimensión.

Por supuesto, tal modelo de la estructura del Universo supone que cada Agujero Negro en nuestro Universo es una puerta de entrada a otro Universo. Pero no está del todo claro cuántas “capas”, como las llama Poplavsky, existen en el gran universo N veces grande, en el que se encuentra nuestro Agujero Negro con nuestro Universo.

Se confirma una hipótesis increíble

¿Es realmente posible confirmar una hipótesis tan increíble? Nikodem Poplavsky cree que esto es posible. Después de todo, en nuestro Universo todos los agujeros negros y las estrellas giran. Según el razonamiento lógico, debería ser exactamente igual en el supergran Universo. Esto significa que los parámetros de rotación de nuestro Universo deberían ser los mismos que los del Agujero Negro en el que se encuentra.

En este caso, una parte de las galaxias espirales debería girar hacia la izquierda y la otra parte espacialmente opuesta debería girar hacia la derecha. De hecho, según los datos de observación modernos, la mayoría de las galaxias espirales están giradas hacia la izquierda, "zurdas", y en la otra parte opuesta del universo observable ocurre lo contrario: la mayoría de las galaxias espirales están giradas. A la derecha.

Sé que esto supuestamente no es bienvenido aquí, pero estoy haciendo una publicación cruzada desde aquí a petición directa del autor, Nikolai Nikolaevich Gorkavy. Existe alguna posibilidad de que su idea revolucione la ciencia moderna. Y es mejor leerlo en el original que en el recuento de REN-TV o Lenti.ru.

Para los que no han seguido el tema. Consideremos dos agujeros negros que giran entre sí, digamos, con masas de 15 y 20 unidades (masa del Sol). Tarde o temprano se fusionarán en un agujero negro, pero su masa no será de 35 unidades, sino, digamos, solo de 30. Las 5 restantes volarán en forma de ondas gravitacionales. Es esta energía la que capta el telescopio gravitacional LIGO.

La esencia de la idea de Gorkavy y Vasilkov es la siguiente. Digamos que eres un observador, estás sentado en tu silla y sientes la atracción de 35 unidades de masa divididas por el cuadrado de la distancia. Y luego bam, literalmente en un segundo su masa disminuye a 30 unidades. Para usted, debido al principio de relatividad, esto será indistinguible de la situación en la que fue arrojado hacia atrás en la dirección opuesta con una fuerza de 5 unidades, dividida por el cuadrado de la distancia. Es decir, indistinguible de la antigravedad.

UPD: porque No todos entendieron el párrafo anterior, considere un experimento mental utilizando la analogía propuesta en. Entonces, eres un observador, sentado en un tanque que gira en una órbita circular muy alta alrededor del centro de masa de este par de agujeros negros. Como solía decir el abuelo Einstein, sin mirar por un tanque, no se puede notar la diferencia entre moverse en órbita y simplemente quedarse quieto en algún lugar del espacio intergaláctico. Ahora supongamos que un agujero negro se fusiona y parte de su masa se aleja. En este sentido, tendrá que pasar a una órbita más alta alrededor del mismo centro de masa, pero ya un agujero negro unido. Y sentirás esta transición a otra órbita en tu tanque (gracias al ofmetal) y los observadores externos en el infinito lo considerarán como una patada que te empuja en la dirección desde el centro de masa. /UPD

Luego hay un montón de cálculos con terribles tensores OTO. Estos cálculos, después de una cuidadosa verificación, se publicaron en dos artículos en MNRAS, una de las revistas de astrofísica más autorizadas del mundo. Enlaces a artículos: , (preimpresión con introducción del autor).

Y las conclusiones ahí son: no hubo Big Bang, pero sí hubo (y hay) un Gran Agujero Negro. Lo que nos persigue a todos.

Después de la publicación de dos artículos principales con soluciones matemáticas, entró en la agenda la tarea de escribir un artículo más popular y más amplio, así como promover la cosmología cósmica revivida. Y luego resultó que, sorprendentemente, los europeos lograron reaccionar ante el segundo artículo, que ya me había invitado a dar en junio un informe plenario de 25 minutos sobre la aceleración del Universo de masa variable. Lo veo como una buena señal: los expertos están cansados ​​de la “oscuridad cosmológica” y buscan una alternativa.

El periodista Ruslan Safin también envió preguntas en relación con la publicación del segundo artículo. Una versión algo abreviada de las respuestas se publicó hoy en el “Panorama de los Urales del Sur” bajo el siguiente título de la redacción: “Dentro del agujero negro. El astrónomo Nikolai Gorky encontró el centro del Universo."

En primer lugar, en aras de la verdad, debo señalar que fue Alexander Vasilkov quien comenzó a plantear activamente la pregunta “ingenua”: ¿Tiene el Universo un centro? - que inició todo nuestro trabajo cosmológico posterior. Entonces buscamos y encontramos este centro juntos. En segundo lugar, el periódico solicitó una foto de nosotros juntos, pero no la recibió, así que la presento aquí junto con el texto completo de la entrevista que Sasha leyó y complementó con sus comentarios. Aquí estamos: Alexander Pavlovich Vasilkov a la izquierda y yo a la derecha:

1. Después de la publicación de su primer artículo con Vasilkov, sugirió que la expansión acelerada del Universo observada está asociada con el predominio de fuerzas repulsivas sobre fuerzas atractivas a grandes distancias. En el nuevo artículo se llega a una conclusión diferente: sobre la expansión relativamente acelerada: nos parece que algo se acelera porque nosotros mismos nos estamos desacelerando. ¿Qué te llevó a esta idea?

En un artículo de 2016 publicado en el Journal of the Royal Astronomical Society, Alexander Vasilkov y yo demostramos que si la masa gravitacional de un objeto cambia, además de la aceleración newtoniana habitual, surge una fuerza adicional a su alrededor. Cae en proporción inversa a la distancia al objeto, es decir, más lentamente que la fuerza newtoniana, que depende del cuadrado de la distancia. Por tanto, la nueva fuerza debe dominar a largas distancias. Cuando la masa de un objeto disminuía, la nueva fuerza producía repulsión o antigravedad; cuando aumentaba, surgía una atracción adicional, la hipergravedad. Este fue un resultado matemático riguroso que modificó la famosa solución de Schwarzschild y se obtuvo en el marco de la teoría de la gravedad de Einstein. La conclusión es aplicable a una masa de cualquier tamaño y está formulada para un observador estacionario.

Pero al discutir estos resultados, expresamos verbalmente hipótesis adicionales; más bien, esperamos que la antigravedad encontrada sea responsable tanto de la expansión del Universo como de la aceleración de su expansión a los ojos de los observadores que lo acompañan, es decir, usted y yo. Mientras trabajábamos en el segundo artículo, publicado en febrero de este año en la misma revista y dedicado directamente a la cosmología, descubrimos que la realidad es más compleja que nuestras esperanzas. Sí, la antigravedad descubierta es responsable del Big Bang y de la evidente expansión del Universo; aquí teníamos razón en nuestras suposiciones. Pero la sutil aceleración de la expansión cosmológica observada por los observadores en 1998 resultó no deberse a la antigravedad, sino a la hipergravedad de nuestro trabajo de 2016. La rigurosa solución matemática resultante indica claramente que esta aceleración tendrá el signo observado sólo cuando alguna parte de la masa del Universo crezca y no disminuya. En nuestro razonamiento cualitativo, no tomamos en cuenta que la dinámica de la expansión cosmológica se ve muy diferente desde el punto de vista de un observador estacionario y desde el punto de vista de los observadores que lo acompañan sentados en galaxias en expansión.

Las matemáticas, que son más inteligentes que nosotros, conducen a la siguiente imagen de la evolución del Universo: debido a la fusión de los agujeros negros y la transición de su masa a ondas gravitacionales, la masa del Universo en colapso del ciclo anterior disminuyó drásticamente. y surgió una fuerte antigravedad, que provocó el Big Bang, es decir, la expansión moderna del Universo. Esta antigravedad luego disminuyó y fue reemplazada por hipergravedad debido al crecimiento de un enorme agujero negro que surgió en el centro del Universo. Aumenta debido a la absorción de ondas gravitacionales de fondo, que desempeñan un papel importante en la dinámica del espacio. Fue este crecimiento del Gran Agujero Negro el que provocó el estiramiento de la parte observable del Universo que nos rodea. Los observadores interpretaron este efecto como una aceleración de la expansión, pero en realidad se trata de una desaceleración desigual de la expansión. Después de todo, si en una columna de coches el coche trasero va por detrás del delantero, esto puede significar tanto la aceleración del primer coche como el frenado del trasero. Desde un punto de vista matemático, la influencia de un Gran Agujero Negro en crecimiento hace que en las ecuaciones de Friedmann aparezca la llamada “constante cosmológica”, que es responsable de la aceleración observada de la recesión de las galaxias. Los cálculos de los teóricos cuánticos divergieron de las observaciones en 120 órdenes de magnitud, pero lo calculamos dentro del marco de la teoría clásica de la gravedad y coincidió bien con los datos del satélite Planck. Y la conclusión de que la masa del Universo está creciendo ahora ofrece una excelente oportunidad para construir un modelo cíclico del Universo, con el que soñaron varias generaciones de cosmólogos, pero que nunca se hizo realidad. El Universo es un enorme péndulo en el que los agujeros negros se convierten en ondas gravitacionales y luego ocurre el proceso inverso. Un papel clave aquí lo desempeña la conclusión de Einstein de que las ondas gravitacionales no tienen masa gravitacional, lo que permite al Universo cambiar su masa y evitar un colapso irreversible.

2. ¿Cómo apareció el creciente Gran Agujero Negro, responsable de la expansión relativamente acelerada del Universo?

La naturaleza de la materia oscura, que, por ejemplo, provocó la rotación acelerada de las galaxias, es un misterio desde hace casi un siglo. Los últimos resultados del observatorio LIGO, que captó varias ondas gravitacionales procedentes de la fusión de agujeros negros masivos, han levantado el velo del secreto. Varios investigadores han propuesto un modelo según el cual la materia oscura está formada por agujeros negros, mientras que muchos creen que llegaron a nosotros a partir del último ciclo del Universo. De hecho, un agujero negro es el único objeto macroscópico que no puede destruirse ni siquiera comprimiendo el Universo. Si los agujeros negros constituyen la mayor parte de la masa bariónica del espacio, cuando el Universo se contraiga a un tamaño de varios años luz, estos agujeros negros se fusionarán activamente entre sí, volcando una parte significativa de su masa en ondas gravitacionales. Como resultado, la masa total del Universo caerá bruscamente, y en el lugar de la fusión de la nube de pequeños agujeros quedará un enorme agujero negro, del tamaño del orden de un año luz y con una masa de billones. de masas solares. Es el resultado inevitable del colapso del Universo y la fusión de los agujeros negros, y después del Big Bang comienza a crecer, absorbiendo radiación gravitacional y cualquier materia a su alrededor. Muchos autores, incluido Penrose, entendieron que tal superagujero surgiría en la etapa del colapso del Universo, pero nadie sabía cuán importante era el papel que desempeñaba este Gran Agujero Negro en la dinámica de la posterior expansión del Universo.

3. ¿A qué distancia está de nosotros y dónde exactamente (en qué parte del cielo) se encuentra? ¿Cuáles son sus parámetros?

Creemos que está a unos cincuenta mil millones de años luz de distancia. Una serie de estudios independientes apuntan a la anisotropía de varios fenómenos cosmológicos, y muchos de ellos apuntan a una región del cielo cerca de la tenue constelación Sextante. El término “eje diabólico” apareció incluso en cosmología. Con base en la tasa actual de expansión acelerada del Universo, se puede estimar que el tamaño del Gran Agujero Negro es de mil millones de años luz, lo que da su masa 6*10^54 gramos o miles de millones de billones de masas solares, es decir, ¡Ha crecido mil millones de veces desde su origen! Pero esta información sobre la masa del Gran Agujero Negro también la recibimos con un retraso de miles de millones de años. En realidad, el Gran Agujero Negro ya es mucho más grande, pero es difícil decir cuánto es; se necesita investigación adicional.

4. ¿Es posible, desde la distancia a la que se encuentra este agujero negro, utilizar los instrumentos existentes para ver, si no a sí mismo, al menos signos indirectos que indiquen su presencia en esta parte del Universo? ¿En qué condiciones estará disponible para estudio directo?

Estudiando la aceleración de la expansión del Universo y cómo depende del tiempo, determinaremos la evolución de los parámetros del Gran Agujero Negro. La anisotropía de los efectos cosmológicos se manifiesta en la distribución de las fluctuaciones de la radiación cósmica de fondo de microondas en el cielo, en la orientación de los ejes de las galaxias y en una serie de otros fenómenos. Estas también son formas de estudiar el Gran Agujero Negro desde la distancia. También lo estudiaremos directamente, pero más adelante.

5. ¿Qué veríamos si pudiéramos volar a este agujero negro? ¿Es posible sumergirse en él sin arriesgar la vida? ¿Qué encontraremos bajo su superficie?

Incluso los libros de texto proporcionan mucha información contradictoria sobre el espacio interno de los agujeros negros. Mucha gente piensa que en el borde de los agujeros negros seguramente todos seremos destrozados en pequeñas cintas por las fuerzas de marea; incluso ha surgido la palabra "espaguetificación". De hecho, las fuerzas de marea en el borde de un agujero negro muy grande son completamente imperceptibles y, según las soluciones estrictas de las ecuaciones de Einstein, para un observador inmerso, el proceso de cruzar el borde de un agujero negro no tiene nada de especial. Creo que bajo la superficie del Gran Agujero Negro veremos casi el mismo Universo: aquellas galaxias que se sumergieron en él antes. La principal diferencia será el paso del retroceso de las galaxias a su aproximación: todos los investigadores coinciden en que dentro de un agujero negro todo cae hacia el centro.

6. Si este agujero negro crece, algún día absorberá toda la demás materia. ¿Qué pasará entonces?

El límite del Gran Agujero Negro llegará al límite del Universo observable y su destino dejará de preocuparnos. Y el Universo dentro del agujero entrará en la segunda fase de su ciclo, cuando la expansión dará paso a la compresión. No hay nada trágico en esto, porque la compresión tardará aproximadamente los mismos miles de millones de años que la expansión. Los seres inteligentes de este ciclo del Universo sentirán problemas en decenas de miles de millones de años, cuando la temperatura de la radiación cósmica de fondo de microondas aumente tanto que los planetas se sobrecalienten debido al cálido cielo nocturno. Tal vez para algunos extraterrestres cuyo sol se está apagando, esto, por el contrario, se convierta en una salvación, aunque sea temporal, durante cien millones de años. Cuando el Universo actual se reduzca a un tamaño de varios años luz, volverá a perder su masa, lo que provocará el Big Bang. Comenzará un nuevo ciclo de expansión y aparecerá un nuevo Gran Agujero Negro en el centro del Universo.

7. ¿Cuándo crees que debería ocurrir este evento (colapso del Universo en un agujero negro)? ¿Este intervalo de tiempo es constante para todos los ciclos de expansión/compresión o puede variar?

Creo que los ciclos cosmológicos siguen un período determinado con buena precisión, relacionado con la masa y energía total del Universo. Es difícil decir en qué etapa exacta de nuestro ciclo nos encontramos; para ello necesitamos construir modelos cosmológicos específicos con un número determinado de bariones, agujeros negros, ondas gravitacionales y otros tipos de radiación. ¿Cuándo nos alcanzará el borde de un Gran Agujero Negro en crecimiento? Los cálculos muestran que seguramente alcanzará un modo de expansión superluminal; esto no viola la teoría de la relatividad, porque el límite de un agujero negro no es un objeto material. Pero esta velocidad superluminal significa que nuestro encuentro con este borde del Gran Agujero Negro puede ocurrir en cualquier momento: no podremos detectar su aproximación mediante ninguna observación limitada por la velocidad de la luz. Para evitar el pánico, repito: no veo nada trágico en esto, pero los cosmólogos empezarán a notar cómo el corrimiento al rojo de las galaxias distantes cambiará al azul. Pero para ello es necesario que la luz de ellos tenga tiempo de llegar hasta nosotros.

8. ¿Qué datos observacionales y teóricos hablan a favor del modelo cosmológico que usted propone, o quizás incluso lo hacen obligatorio?

Las ecuaciones clásicas de Friedmann se basan en el principio de isotropía y homogeneidad. Por tanto, la cosmología convencional, en principio, no podía considerar los efectos de anisotropía de los que hablan muchos observadores. Las ecuaciones de Friedman modificadas obtenidas en nuestro artículo de 2018 con Vasilkov incluyen efectos anisotrópicos; después de todo, el Gran Agujero Negro está ubicado en una dirección determinada. Esto abre oportunidades para estudiar estos efectos, lo que confirmará la teoría misma. No hemos construido una nueva cosmología, simplemente estamos insertando los resortes dinámicos que faltan en la cosmología clásica bien desarrollada que surgió a mediados del siglo XX, comenzando con el trabajo de Gamow y su grupo. Estamos reviviendo esta cosmología clásica, haciéndola parte de la física ordinaria. Ahora no contiene ninguna suposición sobre la gravedad cuántica, sobre dimensiones extraespaciales y sobre entidades oscuras como “inflación”, “transiciones de fase de vacío”, “energía oscura” y “materia oscura”. Funciona sólo dentro del marco de la teoría de la gravedad clásica y bien probada de Einstein, utilizando únicamente componentes conocidos del cosmos como los agujeros negros y las ondas gravitacionales. Dado que explica bien los fenómenos observables, es absolutamente obligatorio, según los principios de la ciencia. Hay muchos modelos cosmológicos, pero sólo hay una realidad. La cosmología clásica revivida es sorprendentemente elegante y simple, por lo que creo que hemos aprendido la verdadera forma en que existe el universo.

El mundo no te debe nada: estaba aquí antes que tú.
- Mark Twain

Un lector pregunta:

¿Por qué el Universo no colapsó en un agujero negro inmediatamente después del Big Bang?

Para ser honesto, yo mismo pensé mucho en esto. Y es por eso.

El universo está lleno de todo estos días. Nuestra galaxia es un frío caos de estrellas, planetas, gas, polvo y mucha materia oscura, que contiene entre 200 y 400 mil millones de estrellas y pesa un billón de veces más que todo nuestro sistema solar. Pero nuestra galaxia es sólo una de los billones de galaxias de tamaño similar esparcidas por todo el Universo.

Pero no importa cuán masivo sea el Universo, esta masa está distribuida en un vasto espacio. La parte observable del Universo tiene unos 92 mil millones de años luz de diámetro, lo que es difícil de imaginar en comparación con los límites de nuestro sistema solar. La órbita de Plutón y otros objetos del cinturón de Kuiper es del 0,06% de un año luz. Por tanto, tenemos una enorme masa distribuida en un enorme volumen. Y me gustaría imaginar cómo se relacionan entre sí.

Bueno, nuestro Sol pesa 2*10^30 kg. Esto significa que contiene 10^57 protones y neutrones. Si consideramos que el Universo contiene 10^24 masas solares de materia ordinaria, resulta que una esfera con un radio de 46 mil millones de kilómetros contiene 10^81 nucleones. Si calculamos la densidad media del Universo, resulta que son aproximadamente dos protones por metro cúbico. ¡Y esto es MENOR!

Por lo tanto, si empezamos a pensar en la etapa inicial del desarrollo de nuestro Universo, cuando toda la materia y la energía estaban reunidas en un espacio muy pequeño que era mucho más pequeño incluso que nuestro Sistema Solar, tenemos que pensar en la cuestión de nuestro lector.

Cuando el Universo tenía un picosegundo después del Big Bang, toda esta materia contenida ahora en las estrellas, galaxias, cúmulos y supercúmulos del Universo estaba en un volumen más pequeño que una esfera con un radio igual al radio actual de la órbita de la Tierra.

Y, sin desmerecer la teoría de que todo el Universo cabe en un volumen tan pequeño, digamos que conocemos agujeros negros que ya existen, y cuya masa es mucho menor que la masa del Universo, y su tamaño es mucho mayor que el volumen mencionado!

Frente a usted está la galaxia elíptica gigante Messier 87, la galaxia más grande a una distancia de 50 millones de años luz de nosotros, lo que representa el 0,1% del radio del Universo observable. En su centro se encuentra un agujero negro supermasivo con una masa de 3.500 millones de veces la energía solar. Esto significa que tiene un radio de Schwarzschild, o el radio del cual la luz no puede escapar. Son aproximadamente 10 mil millones de kilómetros, que es 70 veces la distancia de la Tierra al Sol.

Entonces, si tal masa en un volumen tan pequeño conduce a la aparición de un agujero negro, ¿por qué una masa 10^14 veces mayor, estando en un volumen aún más pequeño, no conduce a la aparición de un agujero negro, pero, obviamente, ¿Condujo a la aparición de nuestro Universo?

Así que casi no lo trajo. El universo se expande con el tiempo y su tasa de expansión disminuye a medida que avanzamos hacia el futuro. En el pasado lejano, en los primeros picosegundos del Universo, el ritmo de su expansión era mucho, mucho mayor que el actual. ¿Cuánto más?

Hoy en día, el Universo se está expandiendo a un ritmo de unos 67 km/s/Mpc, lo que significa que por cada megaparsec (unos 3,26 millones de años luz) que algo está lejos de nosotros, la distancia entre nosotros y ese objeto se está expandiendo a un ritmo de 67 kilómetros por segundo. Cuando la edad del universo era de picosegundos, esta velocidad estaba más cerca de 10^46 km/s/MPc. Para poner esto en perspectiva, esta tasa de expansión actual daría como resultado que cada átomo de materia de la Tierra se alejara de los demás tan rápidamente que la distancia entre ellos aumentaría en un año luz por segundo.

Esta extensión describe la ecuación anterior. Por un lado está H, la tasa de expansión del Universo de Hubble, y por el otro hay muchas cosas. Pero lo más importante es la variable ρ, que denota la densidad de energía del Universo. Si H y ρ están perfectamente equilibrados, el Universo puede sobrevivir durante mucho tiempo. Pero incluso un ligero desequilibrio conducirá a una de dos consecuencias muy desagradables.

Si la tasa de expansión del Universo fuera un poco menor, en relación con la cantidad de su masa y energía, entonces nuestro Universo enfrentaría un colapso casi instantáneo. La transformación en un agujero negro o Big Crunch se produciría muy rápidamente. Y si la tasa de expansión fuera un poco mayor, los átomos no se conectarían entre sí en absoluto. Todo se expandiría tan rápidamente que cada partícula subatómica existiría en su propio universo, sin nada con qué interactuar.

¿Cuán diferentes tenían que ser las tasas de expansión para obtener resultados tan diferentes? ¿El 10%? Por 1%? ¿En un 0,1%?

Llévalo más alto. Se necesitaría una diferencia de menos de 1/10^24 para que el Universo tuviera tiempo de durar 10 mil millones de años. Es decir, incluso una diferencia del 0,00000001% con respecto a la tasa de expansión que se produjo sería suficiente para que el Universo colapsara en menos de un segundo si la expansión fuera demasiado lenta. O para impedir la formación de incluso un átomo de helio si la expansión fuera demasiado grande.

Pero no tenemos nada de esto: tenemos un Universo que es un ejemplo de un equilibrio casi perfecto entre la expansión y la densidad de la materia y la radiación, y el estado actual difiere del equilibrio ideal sólo en una muy pequeña constante cosmológica distinta de cero. Todavía no podemos explicar por qué existe, ¡pero tal vez disfrutes estudiando lo que no lo explica!

El concepto de agujero negro es conocido por todos, desde los escolares hasta los ancianos, se utiliza en la literatura de ciencia y ficción, en los medios de comunicación amarillos y en conferencias científicas. Pero no todo el mundo sabe qué son exactamente esos agujeros.

De la historia de los agujeros negros.

1783 La primera hipótesis sobre la existencia de un fenómeno como un agujero negro fue propuesta en 1783 por el científico inglés John Michell. En su teoría, combinó dos creaciones de Newton: la óptica y la mecánica. La idea de Michell era la siguiente: si la luz es una corriente de partículas diminutas, entonces, como todos los demás cuerpos, las partículas deberían experimentar la atracción de un campo gravitacional. Resulta que cuanto más masiva es la estrella, más difícil le resulta a la luz resistir su atracción. Trece años después de Michell, el astrónomo y matemático francés Laplace propuso (probablemente independientemente de su colega británico) una teoría similar.

1915 Sin embargo, todas sus obras quedaron sin reclamar hasta principios del siglo XX. En 1915, Albert Einstein publicó la Teoría General de la Relatividad y demostró que la gravedad es la curvatura del espacio-tiempo causada por la materia, y unos meses después, el astrónomo y físico teórico alemán Karl Schwarzschild la utilizó para resolver un problema astronómico concreto. Exploró la estructura del espacio-tiempo curvo alrededor del Sol y redescubrió el fenómeno de los agujeros negros.

(John Wheeler acuñó el término "agujeros negros")

1967 El físico estadounidense John Wheeler describió un espacio que se puede arrugar, como un trozo de papel, hasta formar un punto infinitesimal y lo denominó "agujero negro".

1974 El físico británico Stephen Hawking demostró que los agujeros negros, aunque absorben materia sin retorno, pueden emitir radiación y eventualmente evaporarse. Este fenómeno se llama "radiación de Hawking".

2013 Las últimas investigaciones sobre púlsares y quásares, así como el descubrimiento de la radiación cósmica de fondo de microondas, han permitido por fin describir el concepto mismo de agujero negro. En 2013, la nube de gas G2 se acercó mucho al agujero negro y probablemente será absorbida por él; la observación de un proceso único ofrece enormes oportunidades para nuevos descubrimientos de las características de los agujeros negros.

(El objeto masivo Sagitario A*, su masa es 4 millones de veces mayor que la del Sol, lo que implica un cúmulo de estrellas y la formación de un agujero negro.)

2017. Un grupo de científicos de la colaboración multinacional Event Horizon Telescope, conectando ocho telescopios desde diferentes puntos de los continentes de la Tierra, observó un agujero negro, que es un objeto supermasivo ubicado en la galaxia M87, en la constelación de Virgo. La masa del objeto es de 6,5 mil millones (!) de masas solares, unas veces gigantescamente mayor que la del objeto masivo Sagitario A*, en comparación, con un diámetro ligeramente menor que la distancia del Sol a Plutón.

Las observaciones se realizaron en varias etapas, a partir de la primavera de 2017 y a lo largo de los periodos de 2018. El volumen de información ascendía a petabytes, que luego era necesario descifrar y obtener una imagen auténtica de un objeto ultradistante. Por lo tanto, se necesitaron otros dos años para procesar minuciosamente todos los datos y combinarlos en un todo.

2019 Los datos se descifraron y mostraron con éxito, produciendo la primera imagen de un agujero negro.

(La primera imagen de un agujero negro en la galaxia M87 en la constelación de Virgo)

La resolución de la imagen permite ver la sombra del punto de no retorno en el centro del objeto. La imagen se obtuvo como resultado de observaciones interferométricas de línea de base ultralarga. Se trata de las llamadas observaciones sincrónicas de un objeto desde varios radiotelescopios interconectados por una red y ubicados en diferentes partes del mundo, dirigidos en la misma dirección.

¿Qué son realmente los agujeros negros?

Una explicación lacónica del fenómeno es la siguiente.

Un agujero negro es una región del espacio-tiempo cuya atracción gravitacional es tan fuerte que ningún objeto, incluidos los cuantos de luz, puede salir de ella.

El agujero negro alguna vez fue una estrella masiva. Mientras las reacciones termonucleares mantengan una alta presión en sus profundidades, todo seguirá normal. Pero con el tiempo, el suministro de energía se agota y el cuerpo celeste, bajo la influencia de su propia gravedad, comienza a encogerse. La etapa final de este proceso es el colapso del núcleo estelar y la formación de un agujero negro.

• 1. Un agujero negro expulsa un chorro a gran velocidad


• 2. Un disco de materia se convierte en un agujero negro.


• 3. Agujero negro


• 4. Diagrama detallado de la región del agujero negro.


• 5. Tamaño de las nuevas observaciones encontradas

La teoría más común es que existen fenómenos similares en todas las galaxias, incluido el centro de nuestra Vía Láctea. La enorme fuerza gravitacional del agujero es capaz de mantener a varias galaxias a su alrededor, evitando que se alejen unas de otras. El “área de cobertura” puede ser diferente, todo depende de la masa de la estrella que se convirtió en un agujero negro, y puede ser de miles de años luz.

radio de Schwarzschild

La principal propiedad de un agujero negro es que cualquier sustancia que caiga en él nunca podrá regresar. Lo mismo se aplica a la luz. En esencia, los agujeros son cuerpos que absorben completamente toda la luz que incide sobre ellos y no emiten ninguna propia. Estos objetos pueden aparecer visualmente como coágulos de oscuridad absoluta.

• 1. Mover la materia a la mitad de la velocidad de la luz.


• 2. Anillo de fotones


• 3. Anillo de fotones interior


• 4. Horizonte de sucesos en un agujero negro

Según la Teoría General de la Relatividad de Einstein, si un cuerpo se acerca a una distancia crítica del centro del agujero, ya no podrá regresar. Esta distancia se llama radio de Schwarzschild. No se sabe con certeza qué sucede exactamente dentro de este radio, pero existe la teoría más común. Se cree que toda la materia de un agujero negro se concentra en un punto infinitesimal, y en su centro hay un objeto con densidad infinita, lo que los científicos llaman perturbación singular.

¿Cómo ocurre caer en un agujero negro?

(En la imagen, el agujero negro Sagitario A* parece un cúmulo de luz extremadamente brillante)

No hace mucho, en 2011, los científicos descubrieron una nube de gas, a la que llamaron simplemente G2, que emite una luz inusual. Este brillo puede deberse a la fricción en el gas y el polvo causada por el agujero negro Sagitario A*, que lo orbita como un disco de acreción. Así nos convertimos en observadores del sorprendente fenómeno de la absorción de una nube de gas por un agujero negro supermasivo.

Según estudios recientes, el máximo acercamiento al agujero negro se producirá en marzo de 2014. Podemos recrear una imagen de cómo se desarrollará este emocionante espectáculo.

• 1. Cuando aparece por primera vez en los datos, una nube de gas se parece a una enorme bola de gas y polvo.


• 2. Ahora, en junio de 2013, la nube se encuentra a decenas de miles de millones de kilómetros del agujero negro. Cae dentro de él a una velocidad de 2500 km/s.


• 3. Se espera que la nube pase por el agujero negro, pero las fuerzas de marea causadas por la diferencia de gravedad que actúa sobre los bordes anterior y posterior de la nube harán que ésta adopte una forma cada vez más alargada.


• 4. Después de que la nube se rompa, la mayor parte probablemente fluirá hacia el disco de acreción alrededor de Sagitario A*, generando ondas de choque en él. La temperatura aumentará a varios millones de grados.


• 5. Parte de la nube caerá directamente al agujero negro. Nadie sabe exactamente qué pasará a continuación con esta sustancia, pero se espera que a medida que caiga emita potentes corrientes de rayos X y nunca más se vuelva a ver.

Vídeo: agujero negro se traga una nube de gas

(Simulación por computadora de qué parte de la nube de gas G2 sería destruida y consumida por el agujero negro Sagitario A*)

¿Qué hay dentro de un agujero negro?

Existe una teoría que afirma que un agujero negro está prácticamente vacío por dentro y que toda su masa está concentrada en un punto increíblemente pequeño ubicado en su centro: la singularidad.

Según otra teoría, que existe desde hace medio siglo, todo lo que cae en un agujero negro pasa a otro universo situado en el propio agujero negro. Ahora bien, esta teoría no es la principal.

Y hay una tercera teoría, la más moderna y tenaz, según la cual todo lo que cae en un agujero negro se disuelve en las vibraciones de las cuerdas en su superficie, que se denomina horizonte de sucesos.

Entonces, ¿qué es un horizonte de sucesos? Es imposible mirar dentro de un agujero negro incluso con un telescopio superpoderoso, ya que ni siquiera la luz que entra en el gigantesco embudo cósmico tiene posibilidades de volver a emerger. En sus inmediaciones se encuentra todo lo que se puede considerar al menos de alguna manera.

El horizonte de sucesos es una línea superficial convencional bajo la cual nada (ni gas, ni polvo, ni estrellas, ni luz) puede escapar. Y este es el misterioso punto de no retorno en los agujeros negros del Universo.

Aunque los agujeros negros se consideran una de las fuerzas más destructivas del espacio, también pueden albergar civilizaciones avanzadas similares a la nuestra, afirman los investigadores. Basándonos en esta teoría radical, podemos concluir que nosotros también podemos vivir en nuestro propio agujero negro. La misma teoría sugiere que si caemos en el agujero negro del centro de la Vía Láctea, nuestras partículas podrían acabar esparcidas por otro universo.

Varios físicos teóricos han estado explorando este concepto en los últimos años, entre los que destaca Nikodem Poplavsky de la Universidad de New Haven. Einstein predijo que el centro de un agujero negro es infinitamente denso y pequeño, pero un grupo de jóvenes científicos sostiene que el infinito no suele encontrarse en la naturaleza. Creen que, en cambio, puede haber algo pequeño pero finito en su centro.

Según la teoría del Dr. Poplavsky, en el centro del Big Bang se formó una "semilla" dentro de un agujero negro. Se cree que la semilla es billones de veces más pequeña que cualquier partícula que los humanos hayan identificado hasta la fecha, según un informe de Michael Finkel publicado por National Geographic.

Esta pequeña partícula era lo suficientemente poderosa como para provocar la producción de todas las demás partículas que actualmente forman galaxias, sistemas solares, planetas y personas. El Dr. Poplavsky sugiere que esta semilla surgió de los agujeros negros, los "hornos" superpoderosos del Universo.

El científico afirma que un agujero negro puede ser una “puerta” entre dos universos, aunque sólo conduce en una dirección. Sostiene que si algo cae en el agujero negro en el centro de la Vía Láctea, terminará en un universo paralelo. Si nuestro universo fue creado a partir de una "semilla" superdensa, la teoría sugiere que también podríamos estar viviendo en uno de estos agujeros negros.

El cosmólogo ruso Vyacheslav Dokuchaev sostiene que si puede existir vida dentro de agujeros negros supermasivos, entonces aquí es donde se habrían desarrollado las civilizaciones más avanzadas del mundo. En 2011, el profesor Dokuchaev del Instituto de Investigación Nuclear de Moscú de la Academia de Ciencias de Rusia dijo que los datos anteriores, combinados con nuevas investigaciones, planteaban posibilidades intrigantes para ciertos tipos de agujeros negros.