Unos científicos han encontrado una fórmula matemática que hace plausible un extraño fenómeno de la física: el espacio y el tiempo pueden conformar una especie de «cristal» que es capaz de convertirse en un pequeño agujero negro.
Además de los agujeros negros que conocemos en el cosmos, los cuales tienen diámetros que se miden en kilómetros, la física también contempla la existencia de versiones microscópicas. Estas surgen de los llamados estados críticos, cuando el espacio-tiempo se organiza en una estructura regular, similar a la de un cristal, durante un proceso conocido como colapso crítico.
Unos científicos han logrado, por primera vez, describir este fenómeno con una fórmula matemática exacta.
El trabajo lo han realizado Florian Ecker y Daniel Grumiller, de la Universidad Tecnológica de Viena en Austria, así como Christian Ecker, de la Universidad Goethe de Fráncfort en Alemania.
Los agujeros negros suelen formarse en catástrofes espectaculares, como la muerte de una estrella masiva. Pero, en teoría, también son posibles agujeros negros muy pequeños, incluso microscópicos, que pueden surgir de estados críticos especiales tras la más mínima adición de energía. Dichos estados podrían haber existido poco después del Big Bang, cuando el universo era todavía una mezcla caótica de partículas, dando lugar potencialmente a los llamados agujeros negros primordiales.
La posibilidad teórica de tales estructuras críticas ya se había demostrado en simulaciones por ordenador. Ahora, los investigadores citados han logrado confirmar estos resultados con una fórmula matemática, utilizando únicamente papel y lápiz.
A veces, una acción diminuta, aparentemente insignificante, es suficiente para desencadenar un cambio enorme y drástico. Grumiller pone como ejemplo el agua líquida a cero grados centígrados. Un descenso muy pequeño en la temperatura basta para que el agua se congele. Las moléculas de agua se reorganizan entonces espontáneamente, siguiendo en un patrón regular, y forman un cristal de hielo.
Según la teoría de la relatividad de Albert Einstein, algo muy similar puede ocurrir con el espacio-tiempo. Siempre que cualquier objeto con masa se mueve de un lugar a otro, afecta al propio espacio-tiempo; en tales circunstancias decimos que el espacio-tiempo se curva por la masa, tal como argumenta Christian Ecker. Los objetos de gran masa, como las estrellas, curvan el espacio-tiempo considerablemente; por ejemplo, podemos observar esto cuando los rayos de luz se desvían al pasar cerca de estrellas masivas. Pero las masas más pequeñas también producen curvatura en el espacio-tiempo, aunque en menor medida.
Así como la física permite que las moléculas de agua formen un cristal regular a partir de agua líquida desordenada, la relatividad permite que la curvatura del espacio-tiempo se organice en una estructura regular: un patrón repetitivo en el espacio y en el tiempo. Surge entonces una especie de “cristal de espacio-tiempo”. En física, al proceso que conduce a esta clase de estado se le llama “colapso crítico”.
Este cristal de espacio-tiempo es un objeto muy peculiar y fascinante, tal como señala Grumiller. Es una especie de estado intermedio, un punto inestable que puede evolucionar hacia alguna de dos situaciones diferentes. En una de estas situaciones, puede simplemente disolverse de nuevo, dejando tras de sí un espacio-tiempo ordinario lleno de partículas que se mueven libremente. En la otra situación, si se añade una pequeña cantidad de energía, la evolución toma un camino completamente diferente: el discreto cristal de espacio-tiempo se convierte en un agujero negro.
El estudio se titula “Analytic Discrete Self-Similar Solutions of Einstein-Klein-Gordon at Large ?“. Y se ha publicado en la revista académica Physical Review Letters.
