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Qué son las estrellas Planck?

y, . . . ¿Cómo se diferencian de los agujeros negros?

Qué son las estrellas Planck?
Concepto artístico de un agujero negro supermasivo (Crédito de la imagen: NASA / JPL-Caltech)

Por Jaime Trosper, para Futurism Septiembre 4 de 2015


No importa cuánta evidencia esté apoyando su existencia, los agujeros negros permanecen firmemente en el campo de la física teórica. Debido a sus propiedades -su estructura, el hecho de que no emiten ninguna luz naturalmente, donde se encuentran y cómo funcionan- se esconden en las sombras.

Sin embargo, no todos los científicos, incluido el mundialmente famoso físico Stephen Hawking, afirman que los agujeros negros tradicionales son necesarios para el marco de la física moderna (son, sin embargo, soluciones matemáticas perfectamente viables, sin importar cómo lo sacuda) ir un paso más allá y decir que debemos reemplazarlos con una de muchas alternativas diferentes ..

Algunas de estas alternativas incluyen gravastars, wormhole híbridos y estrellas de quarks. El año pasado, dos astrofísicos-Carlo Rovelli (Universidad de Toulon, Francia) y Francesca Vidotto (Radboud University en Holanda) -introducen otro: un objeto teórico llamado estrella de Planck. No es un reemplazo para el modelo de agujero negro estandarizado per se, más como un reimagining.

Un agujero negro de la variedad tradicional tiene dos componentes principales: un horizonte de eventos y la singularidad misma. El horizonte de eventos es bastante sencillo; Es el punto desde el cual nada de lo que entra puede escapar. La singularidad (el "corazón" de un agujero negro), por otra parte, es donde las cosas se complican.

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Esta imagen etiquetada muestra la estructura de un agujero negro de Schwarzschild

La curvatura del espacio-tiempo dentro de este punto infinitamente denso también se hace infinita. Como resultado, no podemos deducir lo que realmente sucede dentro de una singularidad. Peor aún, lo que hemos encontrado parece contradecir más de una regla o ley universal.

El mayor problema se refiere a la forma en que los agujeros negros manejan la información—la información que describe las propiedades cuánticas de toda la materia que se engullen los agujeros negros . La física dice que la información no puede, no debe, ser destruida, pero efectivamente es si se aspira en la singularidad ineludible. Este enigma, llamado la paradoja de la información del agujero negro, es importante en más de una forma, pero llegaremos a eso en un momento.

LOS TRABAJOS DE UNA ESTRELLA PLANCK:

La estrella de Planck se basa en algo llamado la hipótesis de la gran rebote; Sugiere que el universo está orientado hacia un ciclo infinito de muerte y renacimiento. En otras palabras, el big bang no era necesariamente el comienzo de todo, sólo esta versión del universo. Antes de la nuestra, existía un universo diferente: uno que se expandía dramáticamente en tamaño, se contraía, se colapsaba y empezaba de nuevo (una especie de reencarnación a escala cósmica).

Si lo prefiere, imagínese tener esa línea de "Closing Time" - "Cada nuevo comienzo viene de algún otro principio" - en un lazo eterno ...

Se cree que este rebote sería precedido por un crujido, que, como el polo opuesto del Big Bang, depende de la expansión del universo deteniéndose en algún momento, especialmente cuando la densidad promedio del espaciotiempo se vuelve crítica. Después de desencadenar el colapso, toda la materia en existencia sería arrastrada de nuevo, existiendo en un estado super-denso una vez más (tal vez uniéndose en una singularidad de agujero negro similar a cómo empezó el universo).

El rebote sería promulgado una vez que la materia se comprima a las proporciones planckian del tamaño, por lo menos, ésa es la teoría que trabaja. Ellos creen que, reexaminando lo que el gran crujido implicaría, es posible que podamos obtener información sobre el comportamiento de los agujeros negros.

¿Qué sucede si, en lugar de las supernovas de colapso del núcleo -como creemos que se forman todos los agujeros negros de masa estelar- colapsando en puntos infinitamente densos ("singularidades" , el colapso es detenido por una "presión cuántica", que es similar a la misma que "impide que un electrón caiga en el núcleo de un átomo".

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Esta imagen muestra cómo los agujeros negros del stellarmass probablemente forman (Crédito de imagen: NASA)

La idea, en sí misma, no es completamente absurda. Después de todo, una presión llamada degeneración de neutrones puede detener el colapso de las estrellas dentro de un cierto umbral de masa (dejando atrás a las estrellas de neutrones o pulsares), mientras que la degeneración de electrones sirve al mismo propósito para estrellas que pesan tanto como el Sol enanas y estrellas de neutrones son bestias muy diferentes).

Además de este efecto cuántico que evita que la materia colapsante alcance densidad infinita, sugieren que, a una escala mayor, implicaría que el rebote "no sucede cuando el universo es de tamaño planckiano, como se esperaba anteriormente; ocurre cuando la densidad de energía de la materia alcanza la densidad de Planck. En cambio, el universo "rebota" cuando la densidad de energía de la materia alcanza la escala de Planck, el tamaño más pequeño posible en la física ".

"En otras palabras, la gravedad cuántica podría llegar a ser relevante cuando el volumen del universo es unos 75 órdenes de magnitud mayor que el volumen de Planck", observó además en el blog de arXiv.

ENVIANDO UNA ESTRELLA PLANCK:

Por supuesto, si uno de estos "objetos" existe, sería incomprensiblemente pequeño (incluso comparado con un átomo), con un diámetro de alrededor de 10 ^ -10 centímetros. Aún así, sería alrededor de 30 órdenes de magnitud mayor que la longitud de Planck (una es igual a 1.61619926 × 10-35 metros).

En cuanto a cómo una estrella de Planck miraría a un observador, y ésta es la parte realmente interesante, los efectos de la dilatación del tiempo tomarían en cuenta. El tiempo, como va, no funciona igual para todos, en todas partes. Fluye de forma diferente de la superficie de la Tierra que en órbita terrestre baja ... aunque el efecto es insignificante. La velocidad a la que las garrapatas de tiempo se arroja realmente para un bucle cuando nos aventuramos mucho más allá de las estrellas más masivas y planetas, en órbita alrededor intermedio a los agujeros negros supermasivos-objetos tan densos y con tirones tan poderosos, nada ... ni siquiera la luz ... puede escapar .

De hecho, antes de que la luz entre incluso en el horizonte del acontecimiento, empieza a sentir la dilatación de la fricción del tiempo. No podemos estar seguros - repetir, no sabemos lo que ocurre dentro de los agujeros negros - pero algunas de las mejores mentes del mundo han sugerido que el tiempo casi llega a un punto muerto completo. Sin embargo, nada aparece mal desde el exterior mirando hacia adentro.

Debido a su proximidad a Gargantua -el agujero negro / agujero de gusano que viajaba la tripulación- lo que era una hora para la gente en el suelo era años, décadas incluso, en otros lugares. Debido a esto, ya pesar de que el primer ser humano aterrizó en el planeta casi una década antes, es probable que la astronauta femenina estuviera allí sólo por unas horas cuando llegó el segundo grupo. Su faro de pulso seguía activo, pero no había nuevas transmisiones.

Aun así, cualquier estrella de Planck tal puede vivir sólo por un corto tiempo antes de la 'rebote' sobre la "longitud de tiempo que se necesita para que la luz viaje a través de ella." Sin embargo, a un extraño, parece durar millones, incluso miles de millones, de años ... que siguen existiendo junto al agujero negro en sí.

UN PROBLEMA MENOS:

En este punto, usted puede preguntarse exactamente qué los físicos ven en este modelo altamente teórico. En última instancia, gira alrededor de la paradoja que trata de los agujeros negros y la información. Según el dúo, si cambiamos la singularidad con una estrella de Planck, esta paradoja se convertiría en una no-cuestión.

Afirman que, después de una cantidad de tiempo, los agujeros negros, que lentamente pierden masa en el transcurso de sus vidas a través de la emisión gradual de la radiación Hawking, finalmente alcanzan las estrellas de Planck en expansión en sus núcleos: En ese momento, toda la información que una vez celebrado sería expulsado.

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Concepto del artista de un agujero negro supermasivo (Crédito de la imagen: NASA / JPL-Caltech)

¿Qué más? Argumentan que las estrellas de Planck podrían "producir una señal detectable, de origen gravitacional cuántico, alrededor de la longitud de onda de 10-14cm". En otras palabras, puede haber una manera de encontrar una, o al menos reducirla, buscando ciertos gamma ray. De hecho, hay una posibilidad de que ya hemos detectado su firma, y simplemente no lo sabemos todavía.

Aquí puede encontrar el papel "Planck Stars". El artículo publicado en el blog medio de arxiv es también muy informativo.


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1 comentario - Qué son las estrellas Planck?

Layco
"...tanto como el Sol enanas y estrellas de neutrones son bestias muy diferentes). "

Falta un parentesis entre Sol y enanas, Saludos.