En 1915, Albert Einstein publicó su Teoría General de la Relatividad. Según esta teoría, la gravedad no es una fuerza, como se había considerado desde que Newton publicó su trabajo sobre la gravedad. Einstein veía la gravedad como la flexión del espacio-tiempo.
Cuando ponemos un objeto masivo en el espacio, crea una curvatura en la tela del cosmos. Objetos cercanos al enorme sigue la trayectoria geodésica en esa curvatura. Así, se crea una ilusión, de que los objetos se están atrayendo entre sí. Es por eso que cuando lanzas una bola lejos de la Tierra, regresa hacia atrás, siguiendo ese camino geodésico, no debido a alguna fuerza misteriosa de atracción, los objetos poseen.
Geodésica denota la línea más corta posible entre dos puntos en una esfera u otra superficie curva como la ti
Esta idea revolucionó nuestra comprensión del Universo. Abrió direcciones para explorar el Universo, para saber cuál es la naturaleza de la naturaleza. Desde que la Teoría General de la Relatividad se publicó por primera vez en 1915, hizo muchas predicciones, y han sido probadas.
La idea de Los Agujeros Negros o los Dark Angels surgió de la teoría de la relatividad general de Einstein. Según la Relatividad General, cuanto más masivo sería un objeto, más curvatura creará en el espacio-tiempo. Imagina una pelota en un trampolín, una bola más pequeña creará una pequeña curvatura, mientras que una enorme creará una curva más grande. Por lo tanto, cuanta más masa añadas a un objeto, aumentará su influencia gravitacional.
En el caso de nuestra Tierra, dobla el espacio alrededor de sí misma para que la luna permanezca orbitándola. Para cualquier objeto en las cercanías de cualquier cuerpo celeste, necesita algo de energía para escapar de su influencia gravitacional. Por ejemplo, en el caso de la Tierra, el objeto debe tener una energía cinética de 11,19 km/s para escapar. Esta velocidad, con la que el objeto puede escapar de la influencia gravitacional de otro objeto y entrar en el espacio, se llama Velocidad de escape. Depende totalmente de la masa del cuerpo celestial, de la cual usted está tratando de escapar. Como el Sol es masivo que la Tierra, su velocidad de escape es de 615 km/s, lo que significa que necesitas cubrir 615 km en solo un segundo.
En 1916, un año después de la publicación de la Relatividad General, un científico llamado Karl Schwarzschild elaboró una solución de relatividad general, que predijo la existencia de un objeto, tan denso y tan masivo, que puede curvar el espacio a su alrededor hasta el infinito. Bueno, la solución de Schwarzschild no dio la definición moderna de los agujeros negros, pero allanó un camino hacia una mayor exploración de este misterioso objeto.
La primera definición moderna de agujeros negros vino de la obra de David Finkelstein en 1958. Los agujeros negros se definen como la región en el espacio-tiempo de la que nada, ni siquiera la luz, puede escapar. Recuerda, la luz es lo más rápido del Universo, y su velocidad es el límite de velocidad del Universo. El astrónomo estadounidense John Wheeler acuñó el término agujero negro en 1967. Había sido considerado como resultado de la curiosidad matemática hasta 1971, cuando el primer agujero negro, Cygnus X-1, fue visto en la constelación de Cygnus. Esto llevó a los científicos a tener más fe en la relatividad general de Einstein. Predijo ondas gravitacionales, que fueron descubiertas por el observatorio LIGO en 2015. Cuatro años más tarde, en 2019, el equipo de EHT (Event Horizon Telescope) capturó un agujero negro por primera vez.
Cuando Einstein estaba trabajando en su teoría de la Relatividad, la naturaleza del Universo se consideraba estática. Pero sus ecuaciones estaban prediciendo un universo en expansión. Así, introdujo un término llamado Constante Cosmológica, que más tarde llamó su Mayor Blunder.
En la década de 1920, cuando Edwin Hubble descubrió que el Universo se está expandiendo, Einstein reorganizó sus ecuaciones con ese nuevo término. Hoy en día, explica la expansión del Universo, un problema en la física llamado Energía Oscura. Se considera un misterio porque aún así, no sabemos por qué el Universo se está expandiendo. Después de que Edwin Hubble hiciera este descubrimiento, los científicos pensaron que la expansión del Universo se debe al Big Bang. Imagínate una explosión, en esta escena, verás que las partículas se estarían alejando del centro. Los científicos pensaron que lo mismo está sucediendo con el Universo. Las galaxias están retrocediendo debido a ese empuje inicial debido a la energía del Big Bang. Con el tiempo, debe disminuir la velocidad debido a la gravedad. Pero el problema comenzó en la década de 1990 cuando los astrónomos observaron el Universo de nuevo. La observación sorprendió a los científicos; en lugar de ralentizarse, la tasa de expansión del Universo aumentó. No hubo ninguna razón conocida que pueda desencadenar la tasa de expansión. Debe haber algo más que esté causando que el Universo se expanda a una velocidad de ayuno constante. Esta fuerza desconocida que está causando que el Universo se expanda se denomina Energy.It Oscura se estima que esta energía comprende el 68% del Universo. Por un lado, los descubrimientos estaban demostrando que Einstein tenía razón, pero algunas ideas nuevas estaban apareciendo al mismo tiempo que hacían que los científicos dudaban de esta teoría.
En la década de 1970, Vira Rubin y Kent Ford, observaron algo muy extraño, algo que no debería estar sucediendo. Observaron nuestra galaxia cercana, Andrómeda. Sus observaciones mostraron que las estrellas alejadas del centro de la galaxia se movían tan rápido como las cercanas. Si se mueven rápido a una distancia tan grande del centro de la galaxia, deben volar separados.
Imagínese una rueda giratoria, si la rueda está girando lentamente y le pone un poco de agua, permanecerá pegada a la rueda. Pero cuando lo muevas rápido, el agua de la rueda volará aparte. Lo mismo debería estar sucediendo en el caso de las galaxias, pero es lo contrario allí. Las estrellas en lugar de volar lejos permanecen allí. Esto sólo puede suceder si hay alguna materia extra cuya gravedad está sosteniendo las estrellas hacia atrás. Pero los astrónomos vieron no importa allí, lo que puede apoyar este fenómeno. La relatividad general no puede explicar esto.
Hoy en día, los científicos llaman a este problema "materia oscura", que no se puede observar directamente, pero está allí. Los científicos dicen que cada galaxia tiene esta fuente desconocida de gravedad. Y en el Universo primitivo, debe haber jugado un papel importante en la formación de galaxias.
Según estimaciones, el 27% del Universo está hecho de materia oscura. Esto es aterrador que los billones de estrellas y planetas, todo el Universo observable que podemos ver, hagan sólo el 5% de todo el cosmos. Algunos científicos piensan que esto muestra que la relatividad general es incompleta, y tenemos que modificarla.
En 2010, Erik Verlinde, un teórico de cuerdas, sugirió que no hay materia invisible (materia oscura) allí para contener las estrellas, y nuestra teoría de la gravedad no puede explicar esto. Su nueva teoría de la gravedad, llamada Gravedad Emergente, predice exactamente la misma desviación de los movimientos generalmente descritos insertando materia oscura en la historia. Cree que la relatividad general sigue siendo incompleta, y tenemos que modificarla. Está trabajando en ello y espera encontrar una solución pronto.
Muestra lo oscura que es la materia el fracaso de la relatividad general. Tiene límites, lo mismo que sucedió con la teoría de la gravedad de Newton, que no fue capaz de describir la naturaleza del Universo a gran escala. Otro aspecto que llevó a los científicos a dudar de la teoría está relacionado con los objetos predichos por la teoría misma, es decir, agujeros negros. Los agujeros negros se crean cuando una estrella, al menos tres veces más masiva que nuestro Sol muere con una espectacular explosión llamada Supernova. Esta explosión extendió la materia al Universo, pero el núcleo permanece allí. El núcleo de las estrellas masivas se derrumba hacia adentro sobre sí mismo, creando un punto con densidad infinita y cero volumen. Este punto se llama singularidad. ¿Qué es singularidad? ¿Qué pasa con la Singularidad? Los científicos no tienen respuestas a estas preguntas. Y la relatividad general deja de funcionar dentro de un agujero negro. Las ecuaciones de campo de Einstein se rompen a medida que los científicos intentan aplicarlas. El tiempo no existe allí. El espacio no tiene ningún sentido. Tal vez, lo peor de todo es que no encaja con una teoría aún más precisa, Mecánica Cuántica. La mecánica cuántica describe el comportamiento de la materia a una escala extremadamente pequeña. Sin embargo, no hay ninguna teoría que describa cómo funciona la gravedad a nivel cuántico. Cada vez que ambas teorías se intentan combinar, se produce un desastre. Por ejemplo, la relatividad general afirma que la masa dobla el espacio-tiempo, ya que un electrón tiene una masa, ¿dobla el espacio-tiempo? De La Mecánica Cuántica, sabemos que las partículas cuánticas como un electrón no tienen una posición determinada. Están en varias ubicaciones al mismo tiempo. Entonces, ¿la gravedad también está en diferentes lugares al mismo tiempo? Durante el experimento de doble hendidura, un electrón pasa a través de ambos agujeros al mismo tiempo. ¿Dónde está la gravedad? La teoría general de la relatividad de Einstein falla y no puede responder a estas preguntas. Ambas teorías están haciendo un gran trabajo en sus lugares, pero son incompatibles entre sí. Pero en lugares como los agujeros negros, deben trabajar juntos. La búsqueda de unificar ambas teorías sigue en marcha y también hay diferentes candidatos como M-teoría y Loop Quantum Gravity, pero todavía no están probados.