agujero blanco

El 23 de noviembre de 2023, los detectores de LIGO captaron algo extraño. La señal de ondas gravitacionales de la fusión de dos agujeros negros, denominada GW231123, apuntaba a masas récord — 137 y 101 masas solares — y una rotación anómalamente rápida. Sería la pareja más masiva y de rotación más rápida jamás registrada.

Una estrella ha agotado su combustible y se contrae rápidamente bajo su propio peso. Según las ideas clásicas, colapsa en un punto de densidad infinita: la singularidad. Pero, ¿y si la naturaleza no tolera los infinitos? En los modelos de agujeros negros regulares, en el centro no surge una singularidad, sino un núcleo denso de materia desconocida.

La fusión de dos agujeros negros no es solo una danza silenciosa, sino un acto grandioso tras el cual el propio espacio-tiempo vibra durante largo tiempo. Estas oscilaciones amortiguadas —los modos cuasi-normales— se asemejan al tañido de una campana colosal. Pero hay otro eco: apenas perceptible, casi fantasmal.

La luz de una estrella lejana se intensifica por un instante cuando un objeto masivo e invisible pasa entre ella y el telescopio. Este fenómeno, el microlente gravitacional, actúa como un telescopio natural.

El cuadro del universo, que conocemos por los libros de texto de Einstein, es un lienzo suave de cuatro dimensiones. Pero la teoría de cuerdas añade un marco de dimensiones adicionales, invisible pero tangible para la gravedad. Imagina nuestro Universo como una membrana que tiembla bajo la presión de capas ocultas.

Todo comenzó no con el vacío, sino con un océano de plasma hirviendo. En este caldo primigenio, las ondas sonoras corrían a través de la materia ardiente, chocaban y la compactaban. A veces, un grumo se volvía tan denso que la luz ya no podía escapar, y directamente del gas incandescente nacía un agujero negro primordial.

Borrar un solo bit significa liberar calor. Este descubrimiento de Rolf Landauer insinuó que la información no es material, pero tampoco ilusoria. Imagina que cada suceso proyecta una sombra: eso es la información, el conjunto de todas las posibilidades no realizadas.

El foco está en un agujero negro con dos fronteras de no retorno: los horizontes externo e interno. Más allá del horizonte externo, el espacio y el tiempo intercambian sus roles, pero el camino aún no ha terminado. Más adentro, en el horizonte interno, la gravedad prepara una nueva sorpresa.

En el armario de la cocina hay un frasco de azúcar. Si lo agitas, los granos se distribuyen casi uniformemente: no hace falta colocarlos uno a uno con pinzas. Algo parecido pudo ocurrir con los diminutos agujeros negros en los primeros instantes tras el Big Bang. Su masa es como la de un asteroide y su tamaño, menor que el de un átomo.

En el mundo microscópico rige el principio de exclusión de Pauli: los fermiones —partículas de espín semientero, como los electrones— no pueden ocupar el mismo estado cuántico. Esta regla fundamental del modelo estándar de la física obliga a los electrones de los átomos a ocupar distintos orbitales, dando a la materia volumen y estructura.

Nuestro universo se comporta como una película elástica tensada: los cuerpos masivos la deforman, creando la curvatura del espacio-tiempo, es decir, la gravedad. En la teoría del mundo brana se añade una dimensión oculta, y esta película se convierte en solo una superficie en un espacio multidimensional.

Una tetera común: la calientas, sube la temperatura y con ella el desorden molecular, sale vapor. Pero en el laboratorio crearon una «tetera» inusual: un agujero negro analógico hecho de circuitos superconductores enfriados al límite.

En el caldero ardiente del universo temprano, el vacío, como un líquido sobreenfriado, podía burbujear con una nueva fase. Durante mucho tiempo, los físicos depositaron sus esperanzas en estas burbujas como fuente de agujeros negros primordiales (ANP) — candidatos ideales a materia oscura.

La luz suele comportarse como un peatón en una calle de doble sentido: el camino desde la farola hasta la cámara coincide con el inverso. Pero en un agujero negro giratorio con simetría espacial rota, esa calle se vuelve de sentido único.

En el mundo cuántico, los electrones pueden comportarse como ondas. Si se crean condiciones especiales para ellos, estas ondas comienzan a sentir algo parecido a la gravedad. En cristales llamados semimetales de Weyl, los electrones se mueven como si no tuvieran masa y su energía depende de la dirección, como un cono inclinado.

El Universo no nació solo: con él surgió un gemelo especular donde todo está al revés: derecha e izquierda intercambiadas, y el tiempo fluye del futuro al pasado.

Los agujeros negros son uno de los objetos más misteriosos del universo. Su gravedad es tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar de sus inmediaciones. Pero estudiarlos directamente es muy difícil: el agujero negro más cercano está a miles de años luz, y las fusiones de dos agujeros negros duran millones de años.

Una puerta común se puede abrir en ambos sentidos, pero los físicos construyeron para los átomos una en la que está permitido entrar, pero no salir. Enfriaron los átomos casi hasta el cero absoluto: con ese frío extremo, se fusionan en una sola nube. Colocaron esta nube en una red ordenada de rayos láser, añadiendo una pequeña irregularidad, como un escalón en el umbral.

El Universo puede comportarse como un resorte: comprimirse hasta tamaños microscópicos y luego expandirse de nuevo. En este ciclo de compresión y rebote nacen los agujeros negros y la materia oscura.

El ruido del tráfico es un buen informante. Los vehículos aislados suenan como señales individuales, mientras que el tráfico denso se funde en un zumbido uniforme. De igual manera, las fusiones de agujeros negros generan ya sea estallidos aislados o un fondo continuo de ondas gravitacionales.

Imagina una estrella que parece bailar un vals con un compañero invisible: sus oscilaciones rítmicas, causadas por la gravedad de un satélite, son registradas por los instrumentos, pero el compañero en sí escapa a la observación.

En el mundo que conocemos hay tres dimensiones espaciales. Sin embargo, la física teórica admite la existencia de direcciones adicionales, ocultas a la observación directa, compactificadas, es decir, enrolladas hasta tamaños microscópicos.

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.

Dos recipientes con agua a diferentes temperaturas están separados por una membrana delgada. Mientras la membrana esté intacta, cada recipiente vive su propia vida: en uno el agua está caliente, en el otro helada. Pero basta con retirar la membrana para que las temperaturas comiencen a igualarse y, al final, ambos recipientes alcancen el mismo estado.