El interior de los agujeros negros sigue siendo un enigma para la ciencia. En 1916, el físico alemán Karl Schwarzschild esbozó una solución a las ecuaciones de la relatividad general de Albert Einstein, en las que el centro de un agujero negro consiste en la llamada singularidad, un punto en el que el espacio y el tiempo ya no existen. Aquí, dice la teoría, todas las leyes físicas, incluida la teoría general de la relatividad de Einstein, ya no se aplican; el principio de causalidad queda suspendido.

Esto constituye una gran molestia para la ciencia; después de todo, significa que ninguna información puede escapar de un agujero negro más allá del llamado horizonte de sucesos. Esta podría ser una de las razones por las que la solución de Schwarzschild no atrajo mucha atención fuera del ámbito teórico, es decir, hasta que se descubrió el primer candidato a agujero negro en 1971, seguido por el descubrimiento del agujero negro en el centro de nuestra Vía Láctea en 1971. la década de 2000, y finalmente la primera imagen de un agujero negro, capturada por Event Horizon Telescope Collaboration en 2019.

En 2001, Pawel Mazur y Emil Mottola propusieron una solución diferente a las ecuaciones de campo de Einstein que condujeron a objetos a los que llamaron estrellas de condensado gravitacional o gravastars. A diferencia de los agujeros negros, las gravastars tienen varias ventajas desde una perspectiva astrofísica teórica.

Por un lado, son casi tan compactos como los agujeros negros y también exhiben una gravedad en su superficie que es esencialmente tan fuerte como la de un agujero negro, por lo que se parecen a un agujero negro a todos los efectos prácticos. Por otro lado, los gravastars no tienen un horizonte de sucesos, es decir, un límite desde dentro del cual no se puede enviar información, y su núcleo no contiene una singularidad.

En cambio, el centro de una gravastar está formado por una energía exótica (oscura) que ejerce una presión negativa a la enorme fuerza gravitacional que comprime la estrella. La superficie de una gravastar está representada por una fina capa de materia ordinaria, cuyo espesor se aproxima a cero.

Los físicos teóricos Daniel Jampolski y el profesor Luciano Rezzolla de la Universidad Goethe de Frankfurt han presentado una solución a las ecuaciones de campo de la relatividad general que describe la existencia de una gravastar dentro de otra gravastar. A este hipotético objeto celeste le han dado el nombre de "nestar" (del inglés "nested"). El estudio se publica en Classical and Quantum Gravity .

Daniel Jampolski, que descubrió la solución como parte de su tesis de licenciatura supervisada por Luciano Rezzolla, dice:"La nestar es como una muñeca matrioska. Nuestra solución a las ecuaciones de campo permite toda una serie de gravastars anidadas". Mientras que Mazur y Mottola postulan que el gravastar tiene una piel delgada casi infinita compuesta de materia normal, la capa del nestar, compuesta de materia, es algo más gruesa:"Es un poco más fácil imaginar que algo como esto pueda existir".

Luciano Rezzolla, profesor de Astrofísica Teórica en la Universidad Goethe, explica:"Es fantástico que incluso 100 años después de que Schwarzschild presentara su primera solución a las ecuaciones de campo de Einstein a partir de la teoría general de la relatividad, todavía sea posible encontrar nuevas soluciones. Es un poco como encontrar una moneda de oro a lo largo de un camino que ha sido explorado por muchos otros antes Desafortunadamente, todavía no tenemos idea de cómo se podría crear tal gravastar Pero incluso si los nestars no existen, explorar las propiedades matemáticas de estas soluciones en última instancia nos ayuda a lograrlo. entender mejor los agujeros negros."

Más información: Daniel Jampolski et al, Soluciones anidadas de estrellas de condensado gravitacional, Gravedad clásica y cuántica (2024). DOI:10.1088/1361-6382/ad2317

Proporcionado por la Universidad Goethe de Frankfurt am Main