El nostre coneixement de l’univers sovint es construeix sobre «trampes» analítiques. Acceptem simplificacions per poder avançar.
Però hi ha un problema fonamental que ha turmentat els físics durant gairebé un segle, una peça que no encaixava.
L’univers s’expandeix sense parar. Els forats negres, aquests monstres còsmics, giren a velocitats vertiginoses.
Unir ambdues veritats de manera matemàticament exacta ha estat el gran repte de la física. Un autèntic maldecap que defineix com entenem tot el que ens envolta, des de les galàxies fins a la pròpia energia fosca. (Sí, nosaltres també al·lucinem amb la magnitud).
Ara, un investigador de la Universitat Autònoma de Madrid (UAM), Alejandro Peña Peña, acaba de fer-ho. Ha trencat aquest mur invisible.
La seva troballa, publicada a la prestigiosa revista Physics Letters B, és una solució exacta a un dels enigmes més persistents de la relativitat d’Einstein.
La peça que faltava al puzle còsmic
La teoria de la relativitat general d’Albert Einstein és, sense dubte, una de les construccions intel·lectuals més formidables de la història. Ens ha permès predir les ones gravitacionals i l’existència dels forats negres.
Però les seves matemàtiques són tan complexes que, sovint, calien “trampes” analítiques. Escenaris simplificats on o bé l’univers era estàtic o el forat negre no rotava.
El 1963, el matemàtic Roy Kerr va trobar la solució per a un forat negre rotatori. Però suposava un univers estàtic i buit al seu voltant. D’altra banda, teníem el model FLRW, que descriu l’expansió cosmològica a gran escala.
I hi havia la mètrica de McVittie, que aconseguia encaixar un forat negre sense rotació en un univers en expansió. La peça clau que faltava? El forat negre realista (que rota) en l’univers realista (que s’expandeix). Un puzle que ens torturava.
La solució d’Alejandro Peña Peña és un autèntic cop de mestre. Si li treus l’expansió a l’univers, la fórmula es converteix exactament en la solució de Kerr. Si li treus la rotació al forat negre, recuperes la mètrica de McVittie.
I si t’allunyes prou del forat negre, les matemàtiques et retornen la pura geometria d’un univers en expansió (FLRW). És un model complet, robust i, sobretot, exacte. Una solució que els astrofísics havien buscat durant dècades.
Un cop inesperat A L’energia fosca?
Més enllà de la proesa matemàtica, aquest article té conseqüències directes i molt profundes sobre com entenem el cosmos avui dia.
En els últims anys, havia cobrat molta força una hipòtesi fascinant: l’«acoblament cosmològic». Alguns teòrics suggerien que els forats negres estaven acoblats a l’expansió de l’univers.
Això significava que, a mesura que l’univers s’expandia, els forats negres creixien en massa sense necessitat d’engolir nova matèria. Sota aquesta premissa teòrica, els forats negres podrien ser la font de la misteriosa energia fosca que accelera l’expansió del cosmos.
Però aquest treball li dóna un cop de realitat a aquesta idea. En aplicar la nova mètrica exacta, la conclusió de Peña apunta que la massa del forat negre no creix acoblada a l’expansió de l’univers.
Això debilita enormement la hipòtesi que els forats negres siguin els motors de l’energia fosca. La solució matemàtica demostra que el forat negre i l’expansió còsmica, encara que coexisteixen, no es retroalimenten d’aquesta manera.
La cosmologia es veu ara obligada a seguir buscant els culpables de l’expansió accelerada en una altra part. Un canvi de paradigma que ens podria acostar a la solució definitiva de l’energia fosca, o almenys, ens diu per on no hem de buscar.
El futur del nostre univers acaba De canviar
Aquesta investigació no és només un triomf acadèmic. Canvia el mapa. Els cosmòlegs han de repensar les seves estratègies per entendre un dels majors misteris de l’univers: la natura de l’energia fosca. Una teoria que semblava prometedora acaba de rebre un impacte significatiu.
Comprendre aquest canvi és imprescindible per a qualsevol que vulgui estar al dia sobre el futur de la física i el nostre propi lloc al cosmos.
Avui has entès per què el cosmos podria ser molt diferent del que crèiem, i gràcies a qui. La ciència avança, i nosaltres amb ella. Estàs preparat per al que vindrà?
