singularidad

History

La primera descripción matemática de una singularidad apareció en la solución de Karl Schwarzschild en 1916. Más tarde, Roger Penrose y Stephen Hawking demostraron que las singularidades surgen inevitablemente en el colapso de estrellas masivas.

How it works

Una lámina de goma se curva bajo el peso de una bola: así funciona la gravedad; si la bola se comprime hasta un punto, la lámina se rasga formando un embudo infinitamente puntiagudo. De igual manera, el espacio-tiempo se 'desgarra' en una singularidad, creando curvatura infinita.

History

La primera descripción matemática de una singularidad apareció en la solución de Karl Schwarzschild en 1916. Más tarde, Roger Penrose y Stephen Hawking demostraron que las singularidades surgen inevitablemente en el colapso de estrellas masivas.

How it works

Una lámina de goma se curva bajo el peso de una bola: así funciona la gravedad; si la bola se comprime hasta un punto, la lámina se rasga formando un embudo infinitamente puntiagudo. De igual manera, el espacio-tiempo se 'desgarra' en una singularidad, creando curvatura infinita.

History

En 1916, Karl Schwarzschild encontró la primera solución exacta de las ecuaciones de Einstein para un cuerpo esféricamente simétrico, que contenía una singularidad en el centro. Durante mucho tiempo, la singularidad se consideró un artefacto matemático. En la década de 1960, Roger Penrose y Stephen Hawking demostraron los teoremas de singularidad, mostrando la inevitabilidad de las singularidades en el colapso gravitacional y en cosmología dentro de la RG clásica. John Archibald Wheeler popularizó el término 'agujero negro' y, junto con sus estudiantes, desarrolló enfoques para cuantizar la gravedad y eliminar las singularidades; este problema sigue sin resolverse.

How it works

La singularidad surge cuando la curvatura del espacio-tiempo y el tensor de energía-impulso en las ecuaciones de Einstein tienden a infinito. En el colapso de una estrella con masa por encima del límite de Oppenheimer-Volkoff, la gravedad supera la presión del gas degenerado, y la materia se comprime sin límite hasta la escala de Planck (10^-35 m), donde deberían entrar en juego las correcciones cuánticas. En cosmología cuántica, la singularidad del Big Bang podría ser reemplazada por un túnel cuántico desde la 'nada' o un rebote cíclico. Teorías modernas como la gravedad cuántica de bucles y la teoría de cuerdas proponen mecanismos para resolver las singularidades mediante la discretización del espacio-tiempo.

Open problems & fun facts

¿Existe la singularidad física o se suaviza con la gravedad cuántica?; ¿Cómo resolver el problema de la censura cósmica: están siempre ocultas las singularidades por horizontes de sucesos?; ¿Fue el Big Bang una singularidad, y qué hubo 'antes'?

💡 En la solución de Kerr para un agujero negro rotatorio, la singularidad tiene forma de anillo, lo que teóricamente permite la posibilidad de atravesarlo hacia otros universos, aunque cualquier intento resultaría en destrucción.