Otros universos dentro de los agujeros negros más primitivos

Como si fuéramos Alicias a través del espejo, los humanos miramos con curiosidad a los agujeros negros. Entidades que siembran el cosmos como pelotas invisibles de una densidad tan grande que todo lo que se le acerca es absorbido y despedazado, según se cuela en su interior. Incluida la luz, que no escapa de las garras de su gravedad. De ahí que sean negros.

Alicia atraviesa el espejo y, de repente, todo es extraño. Hasta las reglas del ajedrez son otras. Sin embargo, en cosmología, nuestro universo –este lado del espejo– es igualmente raro y las cuentas apenas cuadran. Somos, como en el cuento, el ajedrez raro del cosmos.

Nos hemos tenido que inventar algo llamado ‘materia oscura’ y ‘energía oscura’ para convivir en nuestro lado incongruente de la existencia, que apenas constituye un 5% de cuanto hay.

Fue la astrónoma Vera Rubin (1918-2016) quien sugirió que algo mantenía atadas a los astros para que no fueran devorados por esos sumideros cósmicos en forma de agujeros. Algo tira de ellas ‘hacia afuera’. Pero una hipótesis postula que no hay tanta diferencia entre agujeros negros y esa materia oscura.

Los agujeros negros suelen ser fósiles de estrellas muertas, pero algunos nacieron antes que ellas

A diferencia de Alicia, no podemos cruzar al otro lado de los agujeros negros. O eso creemos. Así que, como con el espejo, sólo nos queda especular. Y esto ha conducido a una peculiar teoría desarrollada por un equipo japonés del Instituto de Física del Universo Kavli: algunos agujeros negros muy primitivos contienen, a su vez, pequeños universos paralelos en su interior.

Supongamos una astrónoma Alicia que ha conseguido atravesar el horizonte de uno de estos agujeros negros. Alicia no desaparece, la mecánica cuántica nos dice que se haría cachitos de información (instrucciones dispersas para hacer físicamente a una Alicia). Esto viene a decir la última teoría publicada por Stephen Hawking.

Atravesado el umbral, encontraría en su interior un mundo con otras reglas. Pero su percepción sería la de que ese nuevo universo se está expandiendo, como nos ocurre a nosotros con el nuestro.

Desde fuera, no podemos ver ni saber de Alicia. Pero no veríamos un agujero negro en expansión –ni, por supuesto, ese universo contenido dentro–. Observaríamos indirectamente ese agujero negro, sin más. ¿Estamos viendo otros mundos cuando nuestros telescopios apuntan a agujeros negros primordiales?

Fósiles de universos bebés

Esos agujeros negros son importantes por dos razones. La primera, que podrían estar por todos lados. Se habrían formado en la etapa primordial en que todo empezó, tras el big bang.

La segunda: podría explicar de dónde viene la materia oscura, que debe de estar por todos lados, ser el ingrediente principal de nuestro cosmos, pero ni lo vemos ni apenas podemos probar su existencia. Aunque algo tiene que haber ahí para que cuadren la ecuaciones que explican nuestro macromundo.

Nuestro universo primitivo era tan denso que cualquier fluctuación de densidad de más del +50% crearía un agujero negro. O sea, que tendríamos agujeros negros mucho antes de que aparecieran galaxias, y con ellas, estrellas y planetas. Habitualmente asociamos los agujeros negros a fósiles de estrellas muertas. Pero no sería necesario.

Se sabe que las perturbaciones cosmológicas que sembraron las galaxias son mucho más pequeñas. Sin embargo, varios procesos en el universo temprano podrían haber creado las condiciones adecuadas para que se formaran los agujeros negros primordiales. Pero, ¿de qué serían fósiles esos agujeros si no había estrellas? De otros universos. 

Una posibilidad interesante es que los agujeros negros primordiales podrían formarse a partir de los “universos bebés” creados durante la inflación, un período de rápida expansión que se cree que es responsable de sembrar las estructuras que observamos hoy, como las galaxias y los cúmulos de galaxias.

Durante la inflación, los universos bebés pueden desgajarse de nuestro universo. Un pequeño universo bebé eventualmente colapsaría, pero la gran cantidad de energía liberada en el pequeño volumen hace que se forme un agujero negro. 

Pero si ese universo bebé es más grande, se queda oscuro y silencioso entre nosotros. Si es más grande que un tamaño crítico, la teoría de la gravedad de Einstein permite que el universo bebé exista en un estado que parece diferente para un observador en el interior y el exterior.

De Hawai, hasta el infinito y más allá

En cualquier caso, los universos bebés grandes y pequeños son vistos desde nuestra perspectiva como agujeros negros primordiales, que ocultan la estructura subyacente de múltiples universos detrás de sus «horizontes de sucesos» (el límite a partir del cual todo es engullido por el agujero).

En su artículo, el equipo plantea un escenario novedoso para la formación de agujeros negros primordiales y mostró que, dando por buena la teoría del «multiverso», se pueden encontrar. Hay un telescopio llamado Subaru con una hipercámara digital, la HSC. Está a 4.200 metros de altitud, sobre el Mauna Kea de Hawai.

Las primeras observaciones del telescopio Subaru han encontrado un candidato a agujero negro con ‘universo’ en su interior.

Las primeras observaciones de la HSC ya encontrado un candidato muy intrigante consistente con esa teoría del «multiverso». Por supuesto, no se ve (por algo es negro), pero han detectado una masa de agujero negro comparable a la de la Luna.

Por supuesto, la idea de que vivimos en un universo de entre muchos otros paralelos es una teoría. Y tiene sus detractores, por su carácter altamente especulativo.

De hecho, en 2013, Laura Mersini-Houghton y Richard Holman anunciaban que habían logrado la primera evidencia de que había universos paralelos, a partir de unas ‘manchas’ observadas en la imagen de radiación de fondo (ecos del universo lejano y pasado). Pero al poco terminaron siendo refutados por colegas.

El equipo japonés está llevando a cabo una nueva ronda de observaciones para extender la búsqueda y proporcionar una prueba definitiva de si los agujeros negros primordiales pueden explicar por qué hay materia oscura por todos lados. La misteriosa sustancia que mantiene atadas las estrellas estaría hecha de la misma pasta que los agujeros, que ponen a bailar a las galaxias.

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