Las ondas de choque son perturbaciones que se propagan a través de un medio, como una onda en el agua o un estallido sónico en el aire. En el universo, las ondas de choque suelen estar asociadas con eventos astrofísicos violentos, como las supernovas y la colisión de agujeros negros.
Si bien los físicos comprenden desde hace mucho tiempo las propiedades básicas de las ondas de choque, su impacto en la estructura del espacio-tiempo ha sido menos claro. El nuevo marco, desarrollado por investigadores de la Universidad de Cambridge y la Universidad Queen Mary de Londres, proporciona una base matemática para estudiar cómo las ondas de choque pueden curvar el espacio-tiempo.
La idea clave es tratar las ondas de choque como defectos en el espacio-tiempo. Así como una grieta en un material puede causar que el espacio circundante se deforme, una onda de choque también puede crear una torcedura o arruga en el tejido del espacio-tiempo.
"Nuestro trabajo muestra que las ondas de choque pueden considerarse como 'lágrimas' en el espacio-tiempo", afirmó el Dr. Silviu-Marian Udrea, investigador de la Universidad de Cambridge y autor principal del estudio. "Estas lágrimas no son permanentes, pero pueden persistir durante un período de tiempo finito".
Los investigadores utilizaron una técnica matemática llamada geometría diferencial para describir la deformación del espacio-tiempo alrededor de las ondas de choque. Descubrieron que la curvatura del espacio-tiempo es proporcional a la fuerza de la onda de choque y la velocidad a la que se mueve.
Esto significa que las ondas de choque más fuertes y las que se mueven más rápido provocarán una deformación más pronunciada del espacio-tiempo. Los investigadores también descubrieron que la forma de la onda de choque influye en la deformación del espacio-tiempo. Por ejemplo, una onda de choque esférica provocará una deformación diferente a la de una onda de choque cilíndrica o plana.
"Nuestro trabajo proporciona una nueva forma de pensar sobre las ondas de choque y su impacto en el universo", dijo Udrea. "Esto sugiere que las ondas de choque podrían desempeñar un papel importante en la evolución del cosmos y la formación de galaxias y agujeros negros".
Los investigadores dicen que sus hallazgos también podrían ayudar a arrojar luz sobre la naturaleza de la energía oscura, una fuerza misteriosa que está acelerando la expansión del universo. Se cree que la energía oscura constituye aproximadamente el 68% del universo, pero su naturaleza sigue siendo desconocida.
"Nuestro trabajo sugiere que la energía oscura podría estar relacionada con la curvatura del espacio-tiempo causada por las ondas de choque", afirma Udrea. "Esta es una posibilidad interesante que estamos explorando en nuestra investigación en curso".
El estudio se publica en la revista Physical Review D.
