La relación entre agujeros negros cuánticos y la energía oscura da un paso en física cuántica

A partir de un modelo simplificado de agujero negro, conocido como agujero negro planar, investigadores de la Universidad Complutense de Madrid (UCM) y la Universidad de Sheffield han dado un paso más en el "problema del tiempo", un obstáculo fundamental en la búsqueda de una teoría de gravedad cuántica.

Uno de los mayores misterios de la física es la reconciliación de la teoría de la Relatividad General de Einstein con la Mecánica Cuántica.

“Quien consiga unificar las dos teorías de forma consistente habrá conseguido encontrar una teoría de la Gravedad Cuántica. Uno de los escollos más grandes en esta búsqueda, es el famoso "problema del tiempo". Por un lado, la teoría de la relatividad nos dice que el tiempo es relativo y depende del observador, y por otro lado en la Mecánica Cuántica el tiempo es absoluto e independiente del sistema de estudio”, explica Lucía Menéndez- Pidal, investigadora del Departamento de Física Teórica de la UCM en el momento del estudio.

En este trabajo, publicado en Physical Review Letters, los investigadores demuestran que, en el modelo de agujero negro cuántico estudiado, la singularidad del agujero negro –especio y tiempo terminan y la densidad de energía es infinita- es reemplazada por una región con grandes fluctuaciones cuánticas, pero donde el espacio y el tiempo siguen.

Esta región del espacio-tiempo representaría lo opuesto a un agujero negro, una suerte agujero blanco. Los agujeros blancos en vez de absorber toda la luz y la materia del universo, actúan al revés, inyectando materia y energía en el universo.

“La clave para conseguir esta "transición cuántica" (de un agujero negro a un agujero blanco) está relacionada con el problema del tiempo. La parte novedosa de este estudio es que proponemos usar la energía oscura del universo como "tiempo cuántico". La energía oscura es la fuerza responsable de la aceleración del universo, y por lo tanto, se podría decir que está "en todas partes"”, destaca Menéndez- Pidal.

Este estudio representa un avance en el entendimiento de los agujeros negros, la energía oscura y la búsqueda de una teoría unificada de la Gravedad Cuántica

Aunque, de momento, el equipo no continuará directamente con esta línea de investigación, apuntan a pasos futuros como el estudio de la fenomenología de la transición entre agujeros negros y agujeros blancos, y la generalización de los resultados a modelos más realistas de agujeros negros. Además, se plantea la posibilidad de utilizar la energía oscura como un "reloj cuántico" en otros tipos de espacios-tiempo.

Referencia bibliográfica: Steffen Gielen y Lucía Menéndez-Pidal. “Black Hole Singularity Resolution in Unimodular Gravity from Unitarity”. Physical Review Letters 134, 10150. 2025 March. DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.101501.

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