Gravastar

Una gravaestrella es un objeto propuesto en astrofísica por Pawel O. Mazur y Emil Mottola como alternativa a la teoría del agujero negro. Tiene la métrica habitual de agujero negro fuera del horizonte, pero la métrica de De Sitter en el interior. En el horizonte hay una fina capa de materia. El término "gravastar" es un acrónimo de las palabras "estrella de vacío gravitacional".

Estructura

En la formulación original de Mazur y Mottola, los gravastars contienen una región central que presenta un p = −ρ falso vacío o "energía oscura", una fina capa de p = ρ fluido perfecto y un verdadero vacío p = ρ = 0 exterior. El comportamiento similar a la energía oscura de la región interior evita el colapso de una singularidad y la presencia de la capa delgada previene la formación de un horizonte de sucesos, evitando el desplazamiento infinito hacia el azul. La región interior no tiene termodinámicamente entropía y puede considerarse como un condensado gravitacional de Bose-Einstein. Un fuerte desplazamiento hacia el rojo de los fotones a medida que salen del pozo de gravedad haría que la capa de fluido también pareciera muy fría, casi cero absoluto.

Además de la formulación original de capa fina, se han propuesto gravastars con presión continua. Estos objetos deben contener tensión anisotrópica.

Externamente, una gravastar parece similar a un agujero negro: es visible por la radiación de alta energía que emite mientras consume materia, y por la radiación de Hawking que crea. Los astrónomos buscan en el cielo rayos X emitidos por la materia que cae para detectar agujeros negros. Un gravastar produciría una firma idéntica. También es posible, si la delgada capa es transparente a la radiación, que las gravastars puedan distinguirse de los agujeros negros ordinarios por diferentes propiedades de lentes gravitacionales a medida que las geodésicas nulas pueden atravesarlas.

Mazur y Mottola sugieren que la creación violenta de una gravastar podría ser una explicación para el origen de nuestro universo y de muchos otros universos, porque toda la materia de una estrella en colapso implosionaría "a través" el agujero central y explotar en una nueva dimensión y expandirse para siempre, lo que sería coherente con las teorías actuales sobre el Big Bang. Esta "nueva dimensión" ejerce una presión hacia afuera sobre la capa de condensado de Bose-Einstein y evita que colapse aún más.

Las Gravastars también podrían proporcionar un mecanismo para describir cómo la energía oscura acelera la expansión del universo. Una posible hipótesis utiliza la radiación de Hawking como medio para intercambiar energía entre el cuerpo "padre" universo y el "niño" universo, y así provocar que se acelere la tasa de expansión, pero esta área es objeto de mucha especulación.

La formación de gravastars puede proporcionar una explicación alternativa para los estallidos repentinos e intensos de rayos gamma en el espacio.

Se ha descubierto que las observaciones de LIGO de ondas gravitacionales de objetos en colisión no son consistentes con el concepto de gravastar o no se pueden distinguir de los agujeros negros ordinarios.

En comparación con los agujeros negros

Al tener en cuenta la física cuántica, la hipótesis gravastar intenta resolver las contradicciones causadas por las teorías convencionales de los agujeros negros.

Horizontes de sucesos

En un gravastar, el horizonte de sucesos no está presente. La capa de fluido de presión positiva se ubicaría justo fuera del "horizonte de sucesos", y el falso vacío interno evitaría su colapso total. Debido a la ausencia de un horizonte de sucesos, la coordenada temporal de la geometría del vacío exterior es válida en todas partes.

Estabilidad dinámica de gravastars

En 2007, un trabajo teórico indicó que, bajo ciertas condiciones, las gravastars, así como otros modelos alternativos de agujeros negros, no son estables cuando giran. El trabajo teórico también ha demostrado que ciertas gravastars giratorias son estables asumiendo ciertas velocidades angulares, espesores de caparazón y compacidad. También es posible que algunas gravastars que son matemáticamente inestables puedan ser físicamente estables en escalas de tiempo cosmológicas. El apoyo teórico a la viabilidad de las gravastars no excluye la existencia de agujeros negros, como se muestra en otros estudios teóricos.