Una cosmología de agujero negro (también llamada cosmología de Schwarzschild o modelo cosmológico de agujero negro ) es un modelo cosmológico en el que el universo observable es el interior de un agujero negro . Dichos modelos fueron propuestos originalmente por el físico teórico Raj Kumar Pathria , [1] y simultáneamente por el matemático I. J. Good . [2]
Cualquier modelo de este tipo requiere que el radio de Hubble del universo observable sea igual a su radio de Schwarzschild , es decir, el producto de su masa por la constante de proporcionalidad de Schwarzschild . De hecho, se sabe que esto es casi así; sin embargo, al menos un cosmólogo considera que esta coincidencia es una coincidencia. [3]
En la versión propuesta originalmente por Pathria y Good, y estudiada más recientemente, entre otros, por Nikodem Popławski , [4] el universo observable es el interior de un agujero negro que existe como uno de posiblemente muchos dentro de un universo padre más grande , o multiverso .
Según la relatividad general , el colapso gravitacional de una masa suficientemente compacta forma un agujero negro de Schwarzschild singular. Sin embargo, en la teoría de la gravedad de Einstein-Cartan -Sciama-Kibble, forma un puente de Einstein-Rosen regular , o agujero de gusano . Los agujeros de gusano de Schwarzschild y los agujeros negros de Schwarzschild son soluciones matemáticas diferentes de la relatividad general y la teoría de Einstein-Cartan . Sin embargo, para los observadores, los exteriores de ambas soluciones con la misma masa son indistinguibles. La teoría de Einstein-Cartan extiende la relatividad general eliminando una restricción de la simetría de la conexión afín y considerando su parte antisimétrica, el tensor de torsión , como una variable dinámica. La torsión explica naturalmente el momento angular intrínseco ( espín ) mecánico-cuántico de la materia. El acoplamiento mínimo entre la torsión y los espinores de Dirac genera una interacción espín-espín repulsiva que es significativa en la materia fermiónica a densidades extremadamente altas. Tal interacción evita la formación de una singularidad gravitacional . En cambio, la materia que colapsa alcanza una densidad enorme pero finita y rebota, formando el otro lado de un puente de Einstein-Rosen , que crece como un nuevo universo. [5] En consecuencia, el Big Bang fue un Big Bounce no singular en el que el universo tenía un factor de escala mínimo y finito. [6] O bien, el Big Bang fue un agujero blanco supermasivo que fue el resultado de un agujero negro supermasivo en el corazón de una galaxia en nuestro universo padre.
La cosmología de ondas de choque , propuesta por Joel Smoller y Blake Temple en 2003, [7] considera el “big bang” como una explosión dentro de un agujero negro, que produce el volumen en expansión de espacio y materia que incluye el universo observable. Este agujero negro eventualmente se convierte en un agujero blanco a medida que la densidad de materia se reduce con la expansión. [7] Una teoría relacionada propone que la aceleración de la expansión del universo observable, normalmente atribuida a la energía oscura, puede ser causada por un efecto de la onda de choque. [8]
