colapso gravitacional

Un rayo de luz que pasa cerca de un cuerpo masivo se curva a su alrededor, como un corredor que dobla la esquina del estadio. Para una estrella de neutrones, ese ángulo de desviación suele considerarse igual al de una masa puntual.

Una avalancha en un montón de arena comienza con un solo grano. Nadie sabe exactamente dónde se desprenderá ni cuán grande será el deslizamiento. Pero si se vierte arena durante mucho tiempo, el montón alcanza por sí solo un estado en el que las avalanchas de todos los tamaños —desde pequeños desprendimientos hasta derrumbes gigantes— ocurren según la misma ley.

Un cúmulo globular —un denso enjambre de cientos de miles de estrellas— atraviesa la galaxia como una bala perfora el agua. En materia oscura ordinaria (esa masa invisible que mantiene unidas a las galaxias), debería perder velocidad rápidamente debido a la fricción dinámica.

Una nube de ondas colapsa bajo su propia gravedad. Mientras está difusa, todo sigue el libro de texto: el campo oscila ligeramente en un espacio casi plano, y las fórmulas aproximadas funcionan perfectamente. Pero basta con añadir un poco más de energía y el panorama cambia. Los físicos usaron un modelo numérico para captar el momento en que los cálculos simples dejan de describir la realidad.

Una fogata arde parejo y durante mucho tiempo. Pero basta un soplo de viento para que la llama se apague, dejando solo brasas. Una historia similar ocurrió con el gravastar, un objeto hipotético que debía reemplazar al agujero negro. Un agujero negro común esconde en su interior una singularidad: un punto donde las leyes de la física se rompen.

En agosto de 2019, los detectores LIGO y Virgo registraron una onda gravitacional procedente de la fusión de dos objetos compactos en un sistema de estrella binaria. Uno de ellos pesaba 23 masas solares, un agujero negro común. El otro, sin embargo, tenía entre 2.5 y 2.67 M⊙.

En el centro de muchas galaxias no solo se esconden agujeros negros supermasivos, sino también enormes nubes de materia invisible. Si esta materia está compuesta por partículas ultraligeras, puede agruparse en densos cúmulos, una especie de «estrellas» de materia oscura.

El mundo que nos rodea es tridimensional, pero quizá sea solo una apariencia. Algunas teorías admiten que el espacio contiene dimensiones adicionales, plegadas o estiradas de manera especial. Uno de esos modelos dibuja un universo de cinco dimensiones con una dimensión "diluida" (llamada dilatón lineal).

En los primeros instantes tras el Big Bang, el universo estaba lleno de un plasma caliente y casi homogéneo. Pero en algunos lugares la densidad podía ser casualmente un poco mayor. Si ese cúmulo alcanzaba una masa crítica, colapsaba en un agujero negro — así nacían los agujeros negros primordiales.

La materia oscura es el armazón invisible del universo. No brilla, pero su atracción mantiene a las estrellas dentro de las galaxias. En algunos modelos, las partículas de esta materia pueden colisionar e intercambiar energía, como las moléculas en el aire caliente.

En la imagen habitual, los agujeros negros son los campeones absolutos en densidad: toda su materia está concentrada en un punto. Es como si toda la masa del Monte Everest cupiera en un grano de sal. Pero los físicos han encontrado un truco teórico.

Los objetos cuánticos viven en un mundo de superposiciones: simultáneamente aquí y allá, con un espín y otro. Pero en cuanto adquieren suficiente masa, esta magia se disipa. Roger Penrose propuso: la culpable es la propia gravedad.

Una estrella moribunda no es simplemente un desvanecimiento. En sus últimos instantes, el núcleo, sin combustible, se comprime sobre sí mismo a una velocidad colosal. La gravedad clásica no deja opción: si la masa es suficiente, nace un agujero negro — una región de la que ni siquiera la luz puede escapar.

Una estrella que ha agotado su combustible colapsa sobre sí misma. Sus capas externas se dispersan y su núcleo se comprime hasta densidades inimaginables. Alguna vez se pensó que este proceso terminaba en un punto —una singularidad— donde las leyes de la física se rompen.

Un imán con un solo polo, el norte sin el sur, no es un fragmento, sino una partícula independiente. Se la llama monopolo magnético (portador de una única carga magnética). El nacimiento de tales huéspedes es posible en el universo temprano, cuando las fuerzas apenas se separaban.

Una piedra lanzada describe un arco nítido, pero la posición de un electrón en un átomo está difuminada, como una niebla. La transición de uno a otro es un misterio. Un nuevo trabajo muestra que la borrosidad no desaparece por culpa del observador, sino por la propia gravedad.

La luz reflejada por el disco ardiente alrededor de un agujero negro puede revelar más sobre él de lo que creíamos. Cuando el disco emite calor, parte de esa luz se refleja de vuelta al disco y se dispersa, adquiriendo una distribución de energía inusual: como si al resplandor normal se le añadiera un nuevo componente similar a una ley de potencias.

Un agujero de gusano es un túnel hipotético que acorta el camino entre rincones distantes del Universo, como una burbuja estirada entre dos puntos. Para que las paredes de la burbuja no se colapsen, se necesita una película especial: materia con presión negativa, parecida a la energía oscura.

En 2019, los detectores de ondas gravitacionales captaron una señal de la fusión de objetos lejanos. Uno de ellos era un agujero negro de 23 masas solares. El segundo pesaba solo 2,5 masas solares, y eso es extraño. Normalmente, las estrellas de neutrones no superan las dos masas solares: con más masa se comprimen hasta convertirse en agujero negro.

Cuando dos agujeros negros se fusionan, el agujero recién nacido debería tañer como una campana, emitiendo ondas gravitacionales —ondulaciones del espacio—. Sin embargo, antes del tañido puede producirse un silencio: el agujero negro cae en una trampa fantasmal, como si una mano invisible apretara el badajo de la campana.

En el mundo cuántico, un objeto puede estar en varios lugares a la vez. Sin embargo, en la vida cotidiana vemos las cosas en un lugar fijo. La razón es la gravedad.

Una esfera de polvo homogéneo comienza a contraerse bajo su propia gravedad. En su interior, como una burbuja salvavidas, se infla una región con presión negativa: la burbuja de de Sitter. Esta se expande, se desacelera justo en el borde de la caída y se congela en el radio de Schwarzschild.