Las crecientes observaciones de agujeros negros supermasivos en el centro de las galaxias indican una posible fuente de energía oscura, el componente principal del Universo. Las mediciones muestran que los agujeros negros crecen más de lo esperado, en línea con un fenómeno predicho por la teoría de la gravedad de Einstein. El sorprendente resultado significa que no tenemos que alterar el conocimiento del cosmos para explicar la presencia de la energía oscura. Los agujeros negros, en combinación con la gravedad de Einstein, son la principal fuente.
La introducción de la energía oscura
Equipo de 17 investigadores de nueve países, liderado por la Universidad de Hawai y que incluye físicos del Imperial College de Londres y de STFC RAL Space, llegó a esta conclusión. El trabajo se publica en dos artículos en las revistas The Astrophysical Journal (ref.) y The Astrophysical Journal Letters (ref.). Coautor del estudio, el Dr. Dave Clements del Imperial College, dijo: “Este es un resultado verdaderamente sorprendente. Comenzamos observando cómo crecen los agujeros negros con el tiempo y podríamos haber encontrado la respuesta a uno de los mayores problemas en cosmología”.
El coautor del estudio, el Dr. Chris Pearson de STFC RAL Space, dijo: “Si la teoría es válida, esto revolucionará toda la cosmología, porque finalmente tenemos una solución para el origen de la energía oscura que ha desconcertado a cosmólogos y físicos teóricos durante más de 20 años”. En los años 90, se descubrió que la expansión del Universo se está acelerando. Todo se está alejando de todo lo demás a un ritmo cada vez más rápido. Un concepto difícil de imaginar, también porque la atracción gravitacional entre los objetos en el Universo debería frenar la expansión.
Para explicar esta aparente contradicción, se introdujo una energía oscura que fuera responsable de esta aceleración más fuerte que la gravedad. El principio está relacionado con una idea que Einstein había propuesto, pero luego descartó. La famosa constante cosmológica que se opone a la gravedad e impide que el Universo colapse. Sin embargo, los agujeros negros han planteado un gran problema. Su gravedad extremadamente fuerte es difícil de contrarrestar, especialmente en su centro, donde todo parece desintegrarse en un fenómeno llamado singularidad.
La evolución de los agujeros negros
El resultado de los estudios se obtuvo al estudiar la evolución de los agujeros negros. Estos se forman cuando las estrellas masivas llegan al final de su vida. Cuando se encuentran en el centro de las galaxias, se les llama agujeros negros supermasivos y tienen masas de millones a miles de millones de veces la del Sol en un espacio muy reducido. Los agujeros negros pueden aumentar su tamaño al ingerir materia, como estrellas que se acercan demasiado o fusionándose con otros agujeros negros.
Para descubrir si el crecimiento de los agujeros negros supermasivos es determinado solo por estos fenómenos, el equipo examinó datos que abarcan nueve mil millones de años. Los investigadores examinaron un tipo particular de galaxia: las elípticas gigantes. Estas evolucionaron al comienzo del Universo y luego se volvieron inactivas. Se les llama así porque han interrumpido la formación estelar, dejando poco material disponible para el crecimiento del agujero negro en su centro.
Esto significa que cualquier crecimiento no puede explicarse mediante los procesos astrofísicos normales. Pero a pesar de estas lógicas deducciones, la comparación entre galaxias lejanas y las galaxias elípticas locales ha mostrado un crecimiento mucho mayor de lo esperado por el crecimiento o las fusiones.
Conclusiones de los estudios
Mediciones adicionales, con poblaciones relacionadas de galaxias en diferentes puntos de la evolución del Universo, muestran una buena concordancia entre las dimensiones del cosmos y la masa de los agujeros negros. La cantidad medida de energía oscura puede explicarse por la energía del vacío del agujero negro. Esta es la primera prueba de que los agujeros negros contienen efectivamente energía del vacío y que están acoplados a la expansión del cosmos.
Su masa aumenta a medida que el Universo se expande, un fenómeno llamado acoplamiento cosmológico. Si observaciones adicionales lo confirman, el acoplamiento cosmológico redefinirá nuestra comprensión de lo que es un agujero negro. El primer autor del estudio, Duncan Farrah, astrónomo de la Universidad de Hawái, dijo: “Estamos afirmando que hay pruebas de que las soluciones típicas del agujero negro no funcionan a largo plazo y que tenemos la primera prueba astrofísica de la energía oscura”.
“Sin embargo, no es que otros investigadores no hayan propuesto fuentes de energía oscura. Pero este es el primer documento observacional en el que no estamos agregando nada nuevo para justificar la fuente de la energía oscura. Los agujeros negros, en el sistema de Einstein – teoría de la gravedad, son la energía oscura”.