Durante siglos, la humanidad ha mirado al cielo preguntándose por su origen. Pero la pregunta opuesta también tiene un peso existencial enorme: ¿cuándo y cómo acabará el universo? Lo que parecía un interrogante puramente especulativo ha recibido un nuevo y sorprendente enfoque por parte de tres científicos de la Universidad de Radboud (Países Bajos). Según sus cálculos, el final del universo podría llegar mucho antes de lo que se pensaba.
En un artículo recién publicado en preprint en la plataforma arXiv, los investigadores Heino Falcke, Michael F. Wondrak y Walter D. van Suijlekom han dado un giro inesperado al destino del cosmos. Han demostrado que no solo los agujeros negros, sino también otros objetos densos como las estrellas de neutrones y las enanas blancas pueden evaporarse a través de un mecanismo similar a la radiación de Hawking. Y al calcular cuánto tiempo tardaría en desaparecer el último rastro de materia estelar, han obtenido una cifra sorprendente: 1078 años, mucho menos que los 101100 años que se estimaban hasta ahora.
Radiación sin horizonte: una reinterpretación de Hawking
La radiación de Hawking es una de las predicciones más conocidas de la física moderna. Según esta idea, propuesta por Stephen Hawking en los años 70, los agujeros negros no son eternos, ya que pierden masa lentamente mediante la emisión de partículas desde su horizonte de sucesos. Pero el nuevo estudio va un paso más allá: sugiere que la evaporación no requiere necesariamente un horizonte de sucesos.
Como explican los autores, “la producción gravitacional de partículas por parte de los agujeros negros no necesita la presencia de un horizonte de sucesos”. En otras palabras, la mera curvatura del espacio-tiempo en objetos muy densos puede inducir la creación de pares de partículas virtuales, que acaban escapando al espacio exterior.
Este mecanismo, conocido como producción de pares gravitacionales, se ha formulado mediante cálculos rigurosos usando teoría de perturbaciones covariantes. El resultado es una tasa finita de emisión de energía que provoca, con el paso del tiempo, la evaporación de la estrella o remanente estelar.
Estrellas que se apagan en la eternidad
Para poner a prueba su teoría, los autores aplicaron sus modelos a distintos objetos astrofísicos. Calculando la tasa de evaporación por radiación inducida por curvatura, concluyeron que la vida útil de un objeto depende principalmente de su densidad media. De hecho, hallaron que el tiempo de evaporación, τ, sigue la ley: τ ∝ ρ⁻³ᐟ².
Esto tiene consecuencias notables. Por ejemplo, una estrella de neutrones típica (de densidad ρ ≈ 3,3 × 10¹⁴ g/cm³) tendría un tiempo de evaporación de unos 1068años, similar al de un agujero negro estelar. Por otro lado, una enana blanca, menos densa, podría sobrevivir hasta 1078 años. Incluso calcularon el tiempo de evaporación para objetos cotidianos: un cuerpo humano o la Luna desaparecerían en unos 1090 años, si este fuera el único mecanismo involucrado.
Esta predicción implica que la materia no es completamente estable a escalas cósmicas. Según el estudio, “esto establece un límite general superior para la vida útil de la materia en el universo”.
El universo no durará tanto como creíamos
Hasta ahora, los modelos cosmológicos que tomaban en cuenta únicamente procesos como la desintegración del protón o la fusión piconuclear sugerían que las enanas blancas podrían sobrevivir hasta 101100 años. Pero el nuevo mecanismo introduce una vía de decadencia inevitable, más rápida y más universal.
Los resultados muestran que incluso en ausencia de interacciones, colisiones o procesos nucleares internos, los remanentes estelares acabarán desapareciendo debido a la curvatura del espacio-tiempo que los rodea. Esto transforma radicalmente la visión a largo plazo del cosmos. El artículo señala que “la producción de pares en la curvatura gravitacional es suficiente para provocar una emisión de energía que eventualmente lleva a la evaporación.
Este efecto se vuelve más pronunciado en objetos con alta densidad y tamaño reducido. Es decir, cuanto más compacta es una estrella, antes desaparecerá. En consecuencia, incluso sin considerar colisiones o consumo de materia, el universo acabará perdiendo su contenido estelar.
Un universo que se enfría… y se apaga
Con el paso del tiempo, la radiación de fondo cósmico se diluirá, las galaxias dejarán de formar estrellas y los agujeros negros se evaporarán. A esto se le ha llamado tradicionalmente “la muerte térmica del universo”. Lo que propone el estudio es que esa fase final podría llegar mucho antes de lo estimado, al menos desde el punto de vista del fin de la materia.
Aunque hablamos de escalas temporales colosales, el salto entre 1078 y 101100 años es significativo. Para hacernos una idea, la edad actual del universo es de unos 13.800 millones de años, o 1,38 × 1010 años. Por tanto, los 1078 años son ya una eternidad casi inimaginable, pero claramente mucho menor que lo calculado hasta ahora.
Además, los investigadores abren la puerta a preguntas fascinantes sobre restos de universos anteriores. En sus propias palabras, “los remanentes estelares fósiles de un universo anterior solo podrían estar presentes en el nuestro si el tiempo de recurrencia de universos formadores de estrellas es menor que aproximadamente ∼1068 años”.
¿Es detectable este proceso?
Por desgracia, no. La radiación que se genera mediante este mecanismo es extremadamente débil, y la tasa de pérdida de masa es tan lenta que es completamente indetectable con la tecnología actual. Por ejemplo, la Luna perdería un protón cada 1040 años a través de este mecanismo. Pero su interés no está en la posibilidad de observarlo, sino en lo que implica teóricamente para el destino final de la materia.
Esta evaporación se comporta de manera parecida a la radiactividad. No es un fenómeno continuo ni visible, pero sí estadísticamente inevitable. En un universo sin eventos externos, la materia acabaría desintegrándose solo por la acción del vacío cuántico y la curvatura del espacio-tiempo.
El modelo utilizado asume simplificaciones (densidad constante, simetría esférica), pero incluso con correcciones más realistas, los autores afirman que las estimaciones no cambiarían en más de un orden de magnitud.
Y después de todo esto… ¿qué?
El trabajo no se limita a describir una posible evaporación. También señala que este proceso, aunque imperceptible a escala humana, tiene implicaciones filosóficas y cosmológicas profundas. Nos obliga a reconsiderar no solo la duración del universo, sino la estabilidad última de la materia y la vigencia de la física en escalas extremas.
La idea de que los objetos pueden desaparecer sin necesidad de agujeros negros ni interacciones externas cuestiona conceptos clásicos como la conservación de información y la permanencia de los átomos. El propio artículo plantea, en su último párrafo, una pregunta abierta: “no está claro cómo puede conservarse la información cuántica en el contexto de la creación de pares gravitacionales”.
Aunque aún estamos lejos de confirmar experimentalmente este fenómeno, su coherencia matemática y su conexión con la relatividad y la mecánica cuántica lo convierten en un paso interesante hacia una teoría más completa del universo.
Referencias
- Heino Falcke, Michael F. Wondrak, Walter D. van Suijlekom. An upper limit to the lifetime of stellar remnants from gravitational pair production. arXiv preprint, 2024. DOI: 10.48550/arxiv.2410.14734.
Deja una respuesta