Noves línies de recerca apunten cap a l’existència de singularitats “nues” que conviden a qüestionar-se la validesa de la Relativitat General

En un article publicat al diari Sky at Night de la BBC, un grup d’investigadors i investigadores, entre els que es troba el Tomás Andrade de l’ICCUB, analitzen la possible existència de singularitats “nues” que posarien en qüestió el poder predictiu de la Relativitat General. 

Els forats negres són un dels fenòmens més misteriosos del nostre Univers. En poques paraules, són regions de l’espai-temps que presenten dos trets distintius: la presència d’un punt en l’espai-temps amb densitat i curvatura infinita anomenat singularitat (i que exerceix una gravetat també infinita) i una frontera que, un cop creuada, no ens permet tornar enrere al món exterior anomenada horitzó de successos.  

A l’instant de la singularitat, la tela de l’espai-temps s’esquinça i les lleis de la Relativitat General passen a ser obsoletes. Aquí és on desapareix el nostre poder predictiu i la validesa de la teoria topa amb un mur ja que aquesta pasaria a ser aplicable només a certes regions de l’univers.  Per tal d’evitar aquesta problemàtica, el famós físic Roger Penrose va sugerir a la dècada dels 60 una conjectura on deia que les singularitats sempre han d’aparèixer cobertes per un horitzó de successos que les amagui del món exterior, és a dir, que no poder existir singularitats “nues”. Aquesta proposta es va conèixer amb el nom de Conjectura de Censura Còsmica Feble (WCCC en anglès). D’aquesta manera, es preserva la integritat de la Relativitat General ja que una observadora exterior mai seria capaç de ser testimoni d’aquest trencament de les lleis de la física.

Investigacions recents, però, semblen apuntar a la idea de que aquestes singularitats “nues” poden existir, posant a la Relativitat General a prova de nou i donant indicis de la necessitat d’una teoria de la gravetat més completa. 

Aquests estudis afirmen que poden aparèixer singularitats nues al nostre universe a través de diferents mecanismes. Per exemple, la radiació de Hawking pot convertir un forat negre carregat elèctricament en una singularitat nua o, també, el col·lapse de núvols de pols d’una certa massa en un univers teòric de 5 dimensions podrien encongir-se per a esdevenir de nou una singularitat sense horitzó. 

Un tercer mecanisme va ser estudiat per Tomás Andrade de l’ICCUB que ha descobert recentment que és possible estripar l’horitzó de successos d’un forat negre durant una col·lisió de dos forats negres en un univers amb un mínim de 6 dimensions. Sembla ser que la força de l’impacte faria elongar ambdós horitzons de successos, estirant-los fins que esdevindrien inestables. L'horitzó fusionat començaria aleshores a fragmentar-se igual que ho fan les gotes d’aigua quan la tensió superficial del fluid es trenca. La recerca que ha portat a aquests resultats està basada en el següent article científic on aquest mecanisme va ser analitzat en col·laboració amb Roberto Emparan, David Licht i Raimon Luna de l’ICCUB. La simulació detallada es va dur a terme en aquest article en col·laboració amb Pau Figueras de la Queen Mary University de Londres i l’Ulrich Sperhake de Cambridge University. Per a córrer la simulació, es va fer ús del súpercomputador Marenostrum de Barcelona, que és, a dia d’avui, el més potent d’Espanya.

El principal objectiu d’aquesta línia de recerca és entendre en profunditat la Conjectura de Censura Còsmica Feble. Fins ara sembla ser que, tot i que la conjectura pot ser violada, només ho és de forma lleu, la qual cosa són bones notícies per a la Relativitat General.

Totes aquestes vies de recerca apunten a la possible existència de singularitats “nues”. Aleshores, però, una ha d’anar més enllà i preguntar-se com es podrien detectar de forma experimental. Un dels experts citats a l’article de la BBC ha descobert que les estrelles orbitant singularitats sense horitzó presentarien variacions en el seu moviment de precessió. Per tant, si aconseguíssim detectar aquestes variacions, obtindríem proves directes de la presència de singularitats nues. Aquesta observació ens brindaria moltíssima informació sobre els detalls de la teoria candidata a substituir la Relativitat General i ens ajudaria a desentrellar el futur de la teoria de la gravetat.