Una imagen tomada por el telescopio espacial James Webb (JWST) en julio de 2022 que muestra una estrella llamada Wolf-Rayet 140 (WR 140) rodeada de círculos regulares similares a ondulaciones que se desvanecen gradualmente, fue publicada en Twitter por la científica Judy Schmidt. La estrella WR140 se encuentra en la constelación de Cygnus, a unos 5.600 años luz de la Tierra. La imagen suscitó un torrente de comentarios, haciendo que astrónomos y astrofísicos se rascaran la cabeza ante esta observación inexplicable.
Las estrellas Wolf-Rayet son raras, sólo se han encontrado 600, y tienen una vida muy corta, generando poderosos vientos que empujan enormes cantidades de gas y polvo hacia el espacio, al tiempo que pierden la mayor parte de su masa en el proceso. En este caso concreto de WR 140, la estrella tiene una órbita alargada única. Las capas de polvo brillan en el infrarrojo, lo que permite a un instrumento tan sensible como MIRI de Webb resolverlas en detalle.
Los rayos de luz azul que salen de la estrella son probablemente un efecto óptico, pero los anillos que se forman a su alrededor y que revelan la presencia de polvo y un patrón de círculos ondulantes en el espacio, son muy reales. Y en el centro de la imagen, el sistema es en realidad una pareja binaria de estrellas: la WR140 y una estrella de tipo O. Se cree que sus interacciones producen erupciones periódicas precisas de polvo que, con el tiempo, se expanden en forma de conchas en el espacio que rodea a la pareja. La órbita de la estrella binaria tiene un periodo de 8 años; cada 8 años se produce la colisión del viento y la producción de polvo de tal forma que se pueden contar los anillos (como los anillos de un árbol) para establecer la edad de la cáscara de polvo externa más visible. Una investigación en la que participan 34 equipos está estudiando los datos obtenidos de este sistema para averiguar si pueden reproducir las cáscaras con los modelos actuales, y sus resultados se esperan en breve.
Mientras tanto, abordaremos una segunda posibilidad que también podría ayudar a explicar los anillos observados y que revela la presencia de polvo y un patrón de círculos ondulantes en el espacio alrededor de la estrella binaria. Estos caparazones nos hacen pensar en las ondulaciones que se producen en el agua cuando cae una roca. La analogía de estas ondulaciones inducidas por rocas en el espacio son las llamadas ondas gravitacionales que se producen a partir de sucesos muy energéticos, por ejemplo, la colisión de objetos extremadamente densos como agujeros negros, púlsares, etc., que se supone que son lo suficientemente intensos como para producirlas. Por tanto, se trata de un efecto transitorio que debería desvanecerse en cuestión de segundos o menos.
La imagen siguiente muestra el espectro de ondas gravitacionales y sus fuentes potenciales conocidas, que se espera produzcan ondas gravitacionales detectables. El eje horizontal representa la frecuencia y el periodo de onda, que es el inverso de la frecuencia (en una escala logarítmica), con los colores representando las longitudes de onda correspondientes (rojo = más larga, morado = más corta).
En cuanto a la duración de las ondulaciones o distorsiones del espacio-tiempo, podemos fijarnos en las tres primeras ondas gravitacionales detectadas el 14 de septiembre de 2015, el 26 de diciembre de 2015 y el 4 de enero de 2017 (de arriba abajo en la imagen inferior), todas ellas producidas por agujeros negros en fusión. Estas trazas muestran que cada señal se acumula gradualmente y decae rápidamente una vez que se produce la fusión.
Imagen: Tres primeras ondas gravitacionales detectadas el 14 de septiembre de 2015, el 26 de diciembre de 2015 y el 4 de enero de 2017 (de arriba abajo), todas ellas producidas por agujeros negros en fusión. La Colaboración Científica LIGO y la Colaboración Virgo.
El eje horizontal del gráfico anterior muestra el tiempo transcurrido desde que la señal se vio por primera vez en el detector, y vemos que en el caso más largo (GW151226), la perturbación duró 1,65 segundos aproximadamente. Los tres ejes verticales muestran las diminutas distorsiones registradas, las llamadas ondulaciones u ondas gravitacionales (GW). Podemos ver que, de hecho, son muy pequeñas. (Para saber más sobre el JWST, lea nuestro artículo de RSF titulado ¡Aumentan las pruebas de que los agujeros negros forman galaxias!).
El JWST no está equipado como detector de ondas gravitacionales porque lo que entendemos por ondas gravitacionales son cambios o distorsiones mecánicas extremadamente pequeñas en el tejido del espacio-tiempo, que requieren montajes experimentales extremadamente complejos y componentes muy grandes para poder percibirlas. Además, la detección de las ondas gravitacionales requiere al menos dos dispositivos diferentes que registren el mismo efecto simultáneamente, para garantizar la fiabilidad de la detección.
El JWST detecta únicamente señales electromagnéticas (luz), que también podrían estar asociadas a los fenómenos cosmológicos que producen las ondas gravitacionales. Capta la luz en varios regímenes electromagnéticos, proporcionando imágenes con una resolución extrema. Incluso es capaz de realizar análisis espectroscópicos de la luz para determinar los componentes químicos de las regiones observadas. Esto es extremadamente útil para saber si un planeta posee los compuestos químicos/biológicos necesarios para la vida tal y como la entendemos (atmósfera, agua, compuestos orgánicos, etc.).
En el caso del sistema binario WR140, estamos hablando de dos estrellas que se orbitan mutuamente, no hay colisión real entre las estrellas, sino entre sus vientos estelares. Por lo tanto, si lo que vemos en la imagen de la estrella WR140 no son los GW esperados y predichos por la teoría de la Relatividad de Einstein, entonces, ¿qué otra cosa podrían ser? es demasiado pronto para decirlo, podrían ser simplemente polvo orbitando alrededor del sistema binario debido al mecanismo mencionado anteriormente (cuyos resultados se esperan pronto), sin embargo, ¿y si estos anillos están proporcionando pruebas de un fenómeno más profundo? El polvo de los anillos está distribuido de tal manera que parece como si el polvo estuviera revelando ondas estacionarias en el tejido del espacio-tiempo, al formar parte del sistema en su conjunto. ¿Pueden los modelos cosmológicos actuales explicarlas satisfactoriamente? ¿Está el polvo revelando un tipo diferente de «GW» en el sentido de que es una onda estacionaria, u orbitales, no predicha por la teoría de la relatividad de Einstein?
En su trabajo con la difunta Elizabeth Rauscher (antigua física e investigadora de la Universidad de Berkeley), titulado The Origin of Spin: A Consideration of Torque and Coriolis Forces in Einstein’s Field Equations and Grand Unification Theory y publicado en enero de 2004, Nassim Haramein describe una torsión fundamental en la estructura del espaciotiempo de la que surge la dinámica del espín del momento angular de los objetos cosmológicos a las partículas subatómicas. El modelo Haramein-Rauscher (representado a la derecha en la imagen inferior) predijo tales «ondulaciones» en la región que rodea a un agujero negro (y por extensión a las estrellas con singularidades en su centro), como muestran las ondas estacionarias azules en la sección dentro del horizonte de sucesos.
Para incluir la torsión en el contexto de las ecuaciones de campo de Einstein, Haramein y Rauscher tuvieron que modificar el espacio habitual de Minkowski y utilizar una burbuja U4 que equivale a un doble toroide. La solución se describió finalmente como la Métrica de Haramein-Rauscher [1] e incorporó el efecto secundario de la fuerza de torsión giroscópica denominado efecto Coriolis. Por tanto, se incorporó una fuerza de torsión en el tensor de energía de esfuerzo de las ecuaciones de campo de Einstein que, a su vez, modificó el espacio métrico.
La figura 1(a) siguiente es una representación topológica de la solución de Haramein-Rauscher resultante de la adición de términos de fuerza de torsión y Coriolis como enmienda a las ecuaciones de campo de Einstein, que modifica la solución de Kerr-Newman. Las condiciones de invariancia de Lorentz se concilian utilizando un espacio métrico modificado, que no es el espacio habitual de Minkowski, sino el espacio U4. Este espacio es una consecuencia de la fuerza de Coriolis que actúa como un efecto secundario, que se genera a partir del término de torsión en el tensor de tensión-energía. Puede leerse una introducción a las ecuaciones de campo de Einstein en nuestro artículo de RSF titulado La catástrofe del vacío.
La figura 1(b). muestra una dinámica de tipo Coriolis del colector espaciotemporal dual U1 x U1. La forma de la métrica produce el toro dual. Esta solución revela nuevas características del sistema que no estaban presentes en las ecuaciones de campo originales de Einstein, como las ondas estacionarias en la región interior de un horizonte de sucesos (ondas azules en la imagen superior), o la presencia de un agujero en los polos norte y sur, precisamente donde se han observado chorros que salen de estructuras cosmológicas como cuásares y agujeros negros.
Gracias a esta modificación de las ecuaciones de campo de Einstein, la dinámica resultante del sistema podría explicar características como los chorros expulsados de los agujeros negros. En el caso de un agujero negro cuásar (imagen inferior), el chorro puede extenderse aproximadamente 1.000.000 (106) años luz.
Estos chorros también se observan en los polos norte y sur de los agujeros negros supermasivos del centro de las galaxias, así como en púlsares y cuásares. Estos chorros suelen girar con extrema rapidez y expulsar material a un percentil elevado de la velocidad de la luz.
La nueva métrica Haramein-Rauscher podría explicar también las ondas estacionarias alrededor de la estrella objeto masivo WR140 (véanse las ondas estacionarias representadas en azul dentro del horizonte de sucesos de la Fig. 1(a), lo que sugiere que el horizonte de sucesos actúa como límite de una cámara de resonancia), lo que significaría que debería haber una singularidad en el interior de esta estrella. Esto es algo a lo que Nassim Haramein lleva aludiendo más de 25 años; las estrellas son agujeros negros con ergósferas muy gruesas y, por tanto, sus espectros de emisión obedecen la ley de radiación del cuerpo negro.
El espacio-tiempo se dobla y retuerce sobre sí mismo en forma de vórtice-espiral. Esto genera un giro, un momento cinético. […] Esta es la fuente del giro de todo. Esta es una forma adecuada de describir la física del momento angular en el universo de una manera factual. Así que la adición del momento de torsión al espacio-tiempo produce una imagen muy diferente de una esfera perfecta. Induce una estructura toroidal, es decir, una esfera con dos agujeros en el centro, en los polos norte y sur.
Nassim Haramein
La enmienda de Haramein-Rauscher a la métrica gravitatoria también se aplicó a la física de partículas a través de modelos de grupos de álgebras de Lie y se demostró su unificación con el mundo cuántico mediante la geometría específica de un grupo de 24 elementos cuboctaedro relacionado con la burbuja de doble toro U4 representada en la Fig. 1(b). Sin embargo, no estaba claro cómo se generaba exactamente el cuboctaedro de la estructura del espaciotiempo a escala cuántica hasta que se encontró la solución holográfica gravitatoria generalizada [2,3,4].
Ciencia Unificada en Pespectiva
El modelo de Haramein-Rauscher equivale a la descripción de un gradiente de densidad entre la escala cosmológica y la escala cuántica, que produce un torque fundamental en el vacío, que da origen al espín. Este modelo pertenece a una categoría que podría denominarse perspectiva continua, porque ocurre en el marco de la relatividad general, que es una representación continua del espaciotiempo.
En el contexto de la estructura del espaciotiempo descrita a partir de una representación discreta en términos de unidades esféricas de Planck que cuantifican el espacio y de las que emergen la masa, los campos y las fuerzas (conocido como modelo holográfico generalizado de Haramein [2,3]), cuando consideramos los hallazgos de la solución holográfica, podemos imaginar la estructura de toro dual que se genera en las proximidades de la «dinámica de fluidos» del aglomerado de Plancks, orbitando a gran velocidad en una región del espacio y generando vórtices o «chorros» altamente estructurados en sus polos. Recientemente se ha demostrado que los agujeros negros soportan estructuras de vórtices en su interior.
En el modelo de Haramein, éstos son las fábricas a partir de las cuales los osciladores de Planck se hilan en regiones coherentes en movimiento conjunto que llamamos protones y forman la estructura atómica. Esta dinámica del medio circundante de osciladores de vacío de Planck en las proximidades de una gran estructura vorticular del espaciotiempo puede ser la causa de la composición de polaridad electrón/positrón de la nube atómica de electrones.
Elizabeth Rauscher fue física e investigadora del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, el Instituto de Investigación de Stanford y la NASA. Como se menciona en wikipedia, fue cofundadora del Berkeley Fundamental Fysiks Group en 1975; un grupo informal de físicos que se reunían semanalmente para discutir sobre misticismo y la filosofía de la física cuántica. Una observación interesante mencionada en wikipedia es que David Kaiser argumentó en su libro How the Hippies Saved Physics que este grupo ayudó a alimentar ideas que eran impopulares en ese momento dentro de la comunidad de físicos, pero que más tarde, en parte, formaron la base de la ciencia de la información cuántica.
Referencias
[1] Haramein, N., and Rauscher, E. A. (2005). The orgin of spin: A consideration of torque and coriolis forces in Einstein’s field equations and grand unification theory. Beyond The Standard Model: Searching for Unity in Physics, 1, 153-168.
[2] Haramein, N. (2012). Quantum Gravity and the Holographic Mass, Physical Review & Research International, ISSN: 2231-1815, Page 270-292
[3] Haramein, N & Val Baker, A. K. F. (2019). Resolving the Vacuum Catastrophe: A Generalized Holographic Approach, Journal of High Energy Physics, Gravitation and Cosmology, Vol.05 No.02(2019), Article ID:91083, 13 pages
[4] Val baker, A.K.F, Haramein, N. and Alirol, O. (2019). The Electron and the Holographic Mass Solution, Physics Essays, Vol 32, Pages 255-262.
