Objetos como Powehi, el objeto compacto supermasivo recientemente fotografiado en el centro de la galaxia M87, en realidad podrían ser GEODE. El Powehi GEODE, mostrado a escala, sería aproximadamente 2/3 del radio de la región oscura fotografiada por el Event Horizon Telescope. Este es casi el mismo tamaño esperado para un agujero negro. La región que contiene la energía oscura (verde) es un poco más grande que un agujero negro de la misma masa. Las propiedades de cualquier corteza (violeta), si está presente, dependen del modelo GEODE particular. Crédito:colaboración EHT; NASA / CXC / Universidad de Villanova
Dos investigadores de la Universidad de Hawaii en Manoa han identificado y corregido un error sutil que se cometió al aplicar las ecuaciones de Einstein para modelar el crecimiento del universo.
Los físicos suelen asumir que un sistema cosmológicamente grande, como el universo, es insensible a los detalles de los pequeños sistemas que contiene. Kevin Croker, becario de investigación postdoctoral en el Departamento de Física y Astronomía, y Joel Weiner, un miembro de la facultad en el Departamento de Matemáticas, han demostrado que esta suposición puede fallar para los objetos compactos que quedan después del colapso y explosión de estrellas muy grandes.
"Durante 80 años, generalmente hemos operado bajo el supuesto de que el universo, a grandes rasgos, no se vio afectado por los detalles particulares de ninguna región pequeña, ", dijo Croker." Ahora está claro que la relatividad general puede conectar de manera observable las estrellas colapsadas (regiones del tamaño de Honolulu) con el comportamiento del universo en su conjunto, más de mil billones de billones de veces más grande ".
Croker y Weiner demostraron que la tasa de crecimiento del universo puede volverse sensible a la contribución promedio de estos objetos compactos. Igualmente, los objetos mismos pueden vincularse al crecimiento del universo, ganando o perdiendo energía según la composición de los objetos. Este resultado es significativo ya que revela conexiones inesperadas entre la física cosmológica y de objetos compactos, lo que a su vez conduce a muchas nuevas predicciones observacionales.
Una consecuencia de este estudio es que la tasa de crecimiento del universo proporciona información sobre lo que les sucede a las estrellas al final de sus vidas. Los astrónomos suelen asumir que las estrellas grandes forman agujeros negros cuando mueren, pero este no es el único resultado posible. En 1966, Erast Gliner, un joven físico en el Instituto Físico-Técnico Ioffe en Leningrado, propuso una hipótesis alternativa de que las estrellas muy grandes deberían colapsar en lo que ahora podría llamarse Objetos Genéricos de Energía Oscura (GEODE). Estos parecen ser agujeros negros cuando se ven desde el exterior, pero, a diferencia de los agujeros negros, contienen Energía Oscura en lugar de una singularidad.
En 1998, dos equipos independientes de astrónomos descubrieron que la expansión del Universo se está acelerando, consistente con la presencia de un aporte uniforme de Energía Oscura. No fue reconocido, sin embargo, que GEODE podría contribuir de esta manera. Con el formalismo corregido, Croker y Weiner demostraron que si una fracción de las estrellas más antiguas colapsaba en GEODE, en lugar de agujeros negros, su contribución promedio hoy produciría naturalmente la energía oscura uniforme requerida.
Los resultados de este estudio también se aplican a los sistemas de estrellas dobles en colisión observables a través de ondas gravitacionales por la colaboración LIGO-Virgo. En 2016, LIGO anunció la primera observación de lo que parecía ser un sistema de doble agujero negro en colisión. Se esperaba que existieran tales sistemas, pero el par de objetos era inesperadamente pesado, aproximadamente 5 veces más grande que las masas de agujeros negros predichas en simulaciones por computadora. Usando el formalismo corregido, Croker y Weiner consideraron si LIGO-Virgo está observando colisiones dobles GEODE, en lugar de colisiones de agujeros negros dobles. Descubrieron que los GEODE crecen junto con el universo durante el tiempo previo a tales colisiones. Cuando ocurren las colisiones, las masas de GEODE resultantes se vuelven de 4 a 8 veces más grandes, de acuerdo con las observaciones de LIGO-Virgo.
Croker y Weiner tuvieron cuidado de separar su resultado teórico del apoyo observacional de un escenario GEODE, enfatizando que "los agujeros negros ciertamente no están muertos. Lo que hemos demostrado es que si los GEODE existen, entonces pueden dar lugar fácilmente a fenómenos observados que actualmente carecen de explicaciones convincentes. Anticipamos muchas otras consecuencias observacionales de un escenario GEODE, incluyendo muchas formas de excluirlo. Apenas hemos comenzado a rascar la superficie ".
El estudio, Implicaciones de la simetría y la presión en la cosmología de Friedmann:I.Formalismo, se publica en el 28 de agosto, Edición de 2019 de The Diario astrofísico y está disponible en línea.
