Un nuevo estudio liderado por investigadores de la Universidad de Radboud ha replanteado la cronología del final del universo. Basándose en una versión generalizada de la radiación de Hawking, concluyen que objetos como las enanas blancas, estrellas de neutrones y hasta la Luna podrían evaporarse en plazos mucho más cortos de lo que antes se creía. Aunque esos tiempos aún se miden en cifras inconcebiblemente grandes, el hallazgo redefine nuestra comprensión del destino cósmico.
Una cuenta regresiva cósmica más corta de lo imaginado
Durante décadas, los científicos han intentado responder a una de las preguntas más trascendentales de la cosmología: ¿cuánto tiempo queda antes de que el universo, tal como lo conocemos, desaparezca por completo? Las estimaciones anteriores apuntaban a plazos casi infinitos, donde incluso los últimos residuos de materia (como las enanas blancas) tardarían hasta 10^1100 años en desaparecer. Sin embargo, un nuevo estudio desarrollado por físicos teóricos de la Universidad de Radboud (Países Bajos) reduce drásticamente ese horizonte temporal.
El equipo, integrado por Heino Falcke, Walter van Suijlekom y Michael F. Wondrak, ha calculado que ciertos objetos cósmicos pueden evaporarse completamente mediante un proceso parecido a la radiación de Hawking en solo 10^78 años. Aunque esta cifra sigue representando una duración más allá de toda experiencia humana, implica una diferencia colosal respecto a los cálculos anteriores. Además, demuestra que no solo los agujeros negros, sino cualquier objeto con campo gravitacional, podría emitir esta forma de radiación.
“Queríamos saber cuánto tiempo tarda el universo en desaparecer por completo si se incluye este tipo generalizado de radiación de Hawking. Resulta que no es necesario esperar una eternidad; el proceso es más rápido de lo que pensábamos”, explicó el físico Heino Falcke.
Radiación de Hawking: del misterio cuántico a una ley universal
La idea que sustenta esta investigación tiene su raíz en una de las contribuciones más célebres del físico Stephen Hawking. En la década de 1970, Hawking teorizó que los agujeros negros no son completamente negros: pueden emitir partículas por efectos cuánticos cerca de su horizonte de sucesos. Este fenómeno, conocido como radiación de Hawking, implica que los agujeros negros pierden masa lentamente, hasta que eventualmente se evaporan por completo.
Pero lo que este nuevo estudio plantea es mucho más radical: que la radiación de Hawking no es exclusiva de los agujeros negros, sino que podría manifestarse alrededor de cualquier objeto masivo, desde una estrella de neutrones hasta un planeta. En palabras de Falcke, “Hawking propuso que los agujeros negros podían perturbar la formación de pares de partículas y antipartículas, atrapando una y permitiendo que la otra escapara. Nosotros decimos que este efecto puede suceder también en regiones del espacio donde la gravedad curva significativamente el espacio-tiempo, aunque no haya un horizonte de sucesos”.
Walter van Suijlekom, coautor del estudio, subraya la importancia de esa generalización: “En realidad, hemos demostrado que el efecto Hawking puede considerarse como un caso especial de un principio más general. Esto cambia completamente la forma en que entendemos la relación entre la gravedad cuántica y la evaporación de materia”.
¿Qué objetos están destinados a evaporarse?
Para evaluar las consecuencias de esta hipótesis, los investigadores se enfocaron en calcular la tasa de evaporación de diferentes tipos de objetos. El punto de partida fueron las enanas blancas, los núcleos colapsados de estrellas que ya han agotado su combustible nuclear. Estas representan uno de los últimos vestigios estelares del universo y, por tanto, son ideales para proyectar el final cósmico.
Según los cálculos del equipo, una enana blanca típica desaparecería completamente mediante este proceso en un plazo de 10^78 años. Esto es inmensamente más rápido que las estimaciones previas que no consideraban esta forma de radiación. Pero los investigadores no se detuvieron ahí.
También calcularon cuánto tiempo necesitarían otros objetos para desaparecer de forma similar. La Luna, por ejemplo, requeriría aproximadamente 10^90 años para evaporarse. “Obviamente, mucho antes de que eso suceda, otros eventos cósmicos habrán destruido tanto la Tierra como la Luna. Pero es interesante ver cómo incluso objetos tan relativamente pequeños están sujetos a este proceso”, comentó Falcke.
Los resultados más sorprendentes surgieron al analizar las estrellas de neutrones, cuerpos extraordinariamente densos que resultan de la explosión de supernovas. Contra todo pronóstico, estas estrellas tendrían tiempos de evaporación similares a los de los agujeros negros estelares. “Lo que descubrimos es que la duración de la evaporación no depende únicamente de la fuerza del campo gravitacional, sino de la densidad efectiva del objeto”, explicó Falcke. “Y como las estrellas de neutrones tienen una densidad comparable a la de los agujeros negros, su proceso de evaporación también es equivalente”.
Una redefinición del tiempo cosmológico
Uno de los aportes más significativos del estudio no es solamente el número de años calculados, sino la idea de que la evaporación cósmica es inevitable, universal y cuantificable. Hasta ahora, la desaparición del universo era considerada un concepto casi abstracto, imposible de medir con precisión. Pero esta investigación permite, por primera vez, asignar cifras concretas a ese proceso.
El modelo teórico de los autores se basa en una reformulación matemática de los principios de campo cuántico en espacios curvos. Al considerar que incluso las fluctuaciones del vacío cuántico son sensibles a la curvatura del espacio-tiempo inducida por cualquier masa, se deriva la conclusión de que todos los objetos pueden emitir esta especie de “radiación universal”.
“Esto nos permite mirar el futuro del universo de una manera completamente nueva. Hasta ahora, simplemente asumíamos que ciertos objetos eran ‘eternos’ porque no había mecanismos evidentes para su destrucción. Ahora sabemos que incluso los restos más persistentes del cosmos tienen un límite temporal”, señaló van Suijlekom.
La paradoja que sigue sin resolverse
A pesar de lo revolucionario del estudio, la radiación de Hawking continúa siendo una teoría no confirmada experimentalmente. Nadie ha observado directamente esta forma de radiación, ni en agujeros negros ni en ningún otro objeto. Además, su existencia plantea tensiones con otras teorías fundamentales, especialmente con la relatividad general.
“Una de las razones por las que seguimos investigando esto es porque la Radiación de Hawking sigue siendo un misterio sin resolver. No encaja del todo con la teoría de Einstein. Y eso nos indica que aún hay algo profundo que no entendemos del universo”, afirmó van Suijlekom.
Los investigadores no solo están interesados en los resultados numéricos, sino también en el poder conceptual de estas ideas. Para Falcke, este tipo de estudios expande el pensamiento humano más allá de lo cotidiano. “Este trabajo me hizo darme cuenta de que el universo no solo es gigantesco en el espacio, sino también en el tiempo. Los 13 800 millones de años que lleva existiendo son apenas un suspiro en comparación con lo que está por venir”, reflexionó.
Una visión a escala cósmica: de la teoría a la filosofía
A pesar de que estas ideas pueden parecer lejanas, irrelevantes para nuestras preocupaciones inmediatas, los autores insisten en que tienen valor científico y filosófico. En un mundo cada vez más enfocado en el presente, considerar escalas temporales de trillones de años obliga a repensar nuestra posición en el universo.
“Estamos acostumbrados a pensar en el pasado, pero rara vez nos tomamos el tiempo de pensar seriamente en el futuro lejano”, concluyó Falcke. “Y este tipo de investigaciones nos obliga a hacerlo. A pensar más allá del día a día, a imaginar lo que vendrá cuando ya no estemos aquí, ni nosotros, ni nuestro planeta, ni nuestra estrella”.
Aunque la desaparición del universo siga siendo un evento remoto, este estudio aporta una nueva comprensión sobre su inevitabilidad. No es solo una cuestión de si ocurrirá, sino de cuándo y cómo. Y gracias a esta innovadora mirada al comportamiento cuántico de la gravedad, ahora tenemos una respuesta más clara (y más cercana) de lo que jamás habíamos imaginado.
Fuente: Falcke, H., Wondrak, M. F., & van Suijlekom, W. D. (2024). An upper limit to the lifetime of stellar remnants from gravitational pair production. arXiv. https://doi.org/10.48550/arXiv.2410.14734
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