Un universo con geometría de “silla de montar” podría socavar la relatividad general

Imagen de un espacio antideSitter (con una coordenada de tiempo y una espacial) inmerso en un espacio dimensional plano (una coordenada de tiempo más dos espaciales). Crédito: Wikimedia Commons.

Un equipo de investigadores ha demostrado cómo las singularidades (que normalmente sólo se encuentran en el centro de los agujeros negros y están escondidas) podrían existir en un espacio tridimensional altamente curvo. Para ello han utilizado simulaciones por computadora que les permiten predecir la existencia de la llamada singularidad desnuda, que interfiere con la teoría general de la relatividad de Einstein. Se trata de la primera vez que alguien predice una singularidad desnuda, que hace que se rompan las leyes de la física, en un espacio tridimensional.


La teoría general de la relatividad de Einstein marca lo que sabemos actualmente sobre la gravedad: todo, desde la estimación de la edad de las estrellas hasta las señales de GPS en las que confiamos para viajar, está basado en sus ecuaciones. En parte, la teoría nos dice que la materia deforma el espacio-tiempo que la rodea y lo que llamamos gravedad es el efecto de esa deformación. En los 100 años que han transcurrido desde su publicación, la teoría de la relatividad ha pasado cada prueba a la que ha sido sometida, pero uno de sus límites es la existencia de singularidades.
Una singularidad es un punto donde la gravedad es tan intensa que el espacio y las leyes de la física se rompen. La relatividad general predice la existencia de singularidades en el centro de los agujeros negros y que se encuentran rodeadas por un horizonte de sucesos, el ‘punto de no retorno’ donde la atracción gravitatoria es tan fuerte que escapar es imposible, lo que significa que no pueden ser observadas desde fuera. Durante más de cuarenta años, los matemáticos han propuesto que siempre que se forman singularidades, se encuentran ocultas de este modo. Si esto es así, entonces fuera de los agujeros negros estas singularidades no tienen un efecto medible sobre nada y las predicciones de la relatividad general siguen siendo válidas.

En años recientes, los investigadores han utilizado simulaciones por computadora para predecir la existencia de ‘singularidades desnudas’, esto es, singularidades que existen fuera de un horizonte de sucesos. Sin embargo, hasta ahora todas estas predicciones eran válidas en universos de más dimensiones. La nueva investigación, dirigida por Toby Crisford y Jorge Santos, ha predicho la existencia de una singularidad desnuda por vez primera en un universo de 4 dimensiones, tres espaciales más el tiempo. Sus predicciones muestran que una singularidad desnuda puede formarse en un tipo especial de espacio curvo conocido como espacio antideSitter, en el que el Universo tiene la forma característica de una silla de montar. Y aunque los resultados no pueden aplicarse a nuestro Universo, que sabemos que es plano, sí abren nuevas oportunidades a estudiar otras teorías para comprender el Universo, como la gravedad cuántica.https://observatori.uv.es/