Investigadores españoles creen que muchos agujeros negros podrían ser 'falsos'

En principio, un agujero negro es un objeto totalmente distinto a una estrella, con una densidad que puede 'empaquetar' en apenas unos pocos km la masa de decenas de soles. Las estrellas, por el contrario, pueden tener densidades muy variables. Densidades medias, como el Sol, o muy altas, como es el caso de las enanas blancas, capaces de contener toda una masa solar en un volumen como el de la Tierra.

Por lo que sabemos, el límite máximo de lo 'apretada' que puede estar una estrella está en las estrellas de neutrones, capaces de contener hasta dos masas solares en un diámetro de apenas 24 km.

«La relatividad general -explica Julio Arrechea, del IAA.CSIC, que ha dirigido el estudio- predice la existencia de un límite a cómo de compacta puede llegar a ser una estrella, conocido como límite de Buchdahl. Así, cualquier objeto que supere este límite debe ser un agujero negro, pues para objetos tan compactos no hay estructura material conocida que pueda soportar su propia gravedad".

Los agujeros negros estelares se producen, precisamente, por el colapso gravitatorio del núcleo de una estrella de muy alta masa incapaz de soportar su propio peso. Son los objetos más compactos conocidos, con enormes cantidades de materia contenidas en un diámetro muy pequeño y, de hecho, su fuerza gravitatoria es tan intensa que ni la luz puede escapar de ellos.

«En nuestro estudio - señala por su parte Carlos Barceló, coautor de la investigación- hemos trabajado con un factor que afecta al límite de compacidad de las estrellas: la relatividad general estándar no tiene en consideración un fenómeno muy conocido en el electromagnetismo, la polarización del vacío, que tiene asociada una densidad de energía y que, según la idea central de la relatividad general, también debería ser una fuente de gravedad».

La polarización del vacío se comporta como si hubiera una nube adicional de materia, denominada 'materia semiclásica', además de la materia convencional, o clásica. Esta nube de materia semiclásica presenta propiedades muy peculiares que la materia clásica no puede reproducir, y es capaz incluso albergar energías negativas en ciertas situaciones. Mientras que en estrellas poco compactas como el Sol la polarización del vacío es un fenómeno despreciable, sí que resulta relevante en situaciones cercanas al límite de Buchdahl.

En su trabajo, los investigadores han analizado la estructura de estrellas constituidas por materia clásica y semiclásica, y han llegado a la conclusión de que existen 'estrellas relativistas', es decir, más compactas de lo que permite el límite de Buchdahl.

Para Arrechea, esas son precisamente las estrellas que podrían ser tomadas por agujeros negros. «Este tipo de estrellas semiclásicas -concluye el investigador- podrían perfectamente ser confundidas con agujeros negros, ya que pueden ser casi tan compactas como ellos. Lo cual nos lleva a preguntarnos si los todos objetos a los que en astrofísica denominamos agujeros negros son realmente agujeros negros y no estrellas semiclásicas ultracompactas. Las nuevas capacidades observacionales prometen una década apasionante para discernir la verdadera naturaleza de estos objetos".