Motores Galácticos

La retroalimentación de los núcleos galácticos activos impulsa la formación y evolución de las galaxias

Por: Dra. Inés Urdaneta, Amal Pushp (investigador afiliado) y William Brown, científicos de RSF

Durante más de 25 años, el físico Nassim Haramein ha descrito los agujeros negros primordiales como los núcleos organizativos de los sistemas físicos en todas las escalas, desde la micro hasta la cosmológica. El razonamiento es sencillo: los agujeros negros funcionan como el núcleo organizador de la materia porque son motores de generación de masa-energía y su espín -discutimos esto en detalle en una sección posterior sobre la métrica del espaciotiempo de Haramein-Rauscher- produce una región altamente coherente de espaciotiempo cuantizado que tiene un parámetro de orden específico. Esto se aplica a la materia organizada en todas las escalas -véase el artículo de Haramein sobre una ley de escala para la materia organizada [1]-, desde las partículas [2-4], hasta los planetas, las estrellas, las galaxias y el propio universo [5]. Para verificar este postulado, en las últimas décadas se ha reconocido ampliamente que los agujeros negros forman el núcleo organizativo de todas las galaxias regulares. Estos agujeros negros que se encuentran en el centro de la mayoría de las galaxias son sistemas verdaderamente fenomenales, inimaginablemente masivos: se trata de agujeros negros supermasivos, algunos de los cuales alcanzan varios miles de millones de masas solares (una masa solar es la masa de nuestro Sol).

Curiosamente, la forma más exitosa de explicar la formación y el tamaño observado de estos gigantes supermasivos es la teoría de Haramein, según la cual los agujeros negros también forman el núcleo organizativo de las estrellas. Según la teoría actual, las primeras estrellas se formaron a partir de agujeros negros primordiales: estas "cuasiestrellas", como se las denomina, no fueron alimentadas por fusión termonuclear -por lo que en el modelo convencional no se las considera estrellas "normales"-, sino por un agujero negro de rápido crecimiento en su centro (los agujeros negros supermasivos se formaron en cuasiestrellas [6]). Estas cuasiestrellas acabaron creciendo hasta alcanzar proporciones verdaderamente masivas y son visibles hoy en día a lo largo de miles de millones de parsecs de espaciotiempo como cuásares (objetos cuasiestelares), los faros en el amanecer de los tiempos que brillan con la fuerza de miles de millones de estrellas, y que generalmente se denominan cuásares y/o núcleos galácticos activos (AGN por sus siglas en inglés).

Ahora se ha establecido firmemente que los agujeros negros supermasivos residen en el centro de la mayoría de las galaxias regulares, y dan forma a muchas de las características observables como:

• El brillo del bulbo central, la composición del halo galáctico y los chorros observados que emanan de algunos cuásares; propuesto por primera vez por el Astrónomo Real del Reino Unido Martin Rees [7] (también, véase nuestro artículo de RSF sobre la correlación anómala entre los chorros de los cuásares: el universo en rotación).
• El tamaño de las galaxias está correlacionado con el tamaño del agujero negro supermasivo del núcleo galáctico; cuanto más masiva es una galaxia, más pesado es su agujero negro central [8].
• La panspermia galáctica sembrando la galaxia con planetas terrestres [9].
• E incluso el ritmo de formación de nuevas estrellas; el material del denso núcleo central se introduce en el agujero negro supermasivo del centro, y éste emite de forma espectacular el material energizado en chorros o jets de los AGN de miles de años luz de longitud que forman burbujas masivas en el halo y recirculan hacia la galaxia. Véase nuestro artículo: Aumentan las Evidencias de que los agujeros negros forman galaxias, para una discusión detallada de los agujeros negros que impulsan las tasas de formación estelar.

Los núcleos de las galaxias activas son las fuentes de radiación de larga duración más potentes del Universo. Suelen eclipsar a la galaxia en la que residen y son capaces de expulsar flujos o chorros de plasma relativista que emiten desde ondas de radio hasta los rayos gamma más energéticos. Para entender los mecanismos que gobiernan los AGN tenemos que bajar a escalas de parsecs o subparsecs, donde un motor central formado por un agujero negro supermasivo y un disco de acreción circundante produce campos magnéticos helicoidales en los que se cree que se originan los chorros. Sin embargo, el papel exacto del campo magnético y su estructura, la composición y la dinámica de los chorros expulsados, así como el efecto de retroalimentación de los chorros sobre el gas y el polvo que rodean el motor central, están todavía lejos de ser comprendidos [10].

_{La imagen de la izquierda muestra una vista compuesta óptica y de radio de la galaxia elíptica NGC 4261. Fotografiada en luz visible (blanco), la galaxia aparece como un disco difuso de cientos de miles de millones de estrellas. Una imagen de radio (naranja) muestra un par de chorros opuestos que emanan del núcleo y abarcan una distancia de 88.000 años luz. Crédito de la imagen y descripción: NASA}

En los núcleos galácticos activos hay chorros masivos de altísima energía que emanan del centro, e incluso en galaxias relativamente quiescentes como nuestra Vía Láctea hay evidencias de estas emisiones pasadas de alta energía, como las "Burbujas de Fermi" que se han observado emanando a decenas de miles de años luz por encima y por debajo de la Vía Láctea [11]:

Estas estructuras galácticas son una clara evidencia de eventos masivos de altísima energía, pero los astrofísicos siguen intentando explicarlas mediante procesos puramente estelares, como las supernovas acumuladas. Ahora, nuevos resultados de modelización y simulación, publicados en Nature Astrophysics la pasada primavera, han demostrado que los lóbulos gigantes se formaron en 2,6 millones de años, demasiado pronto para ser explicados por la retroalimentación estelar: el mecanismo de retroalimentación debe implicar al agujero negro supermasivo central, esta es la retroalimentación del AGN.

Lo que estas observaciones muestran es la importancia clave de los procesos de retroalimentación -una dinámica de la que hemos hablado con gran detalle [12]- que implican integralmente la singularidad relativamente pequeña en el centro, y lo que es más importante, se trata de una retroalimentación a través de las escalas, el agujero negro de ~4 Mega masas solares que dirige la galaxia de ~1. 5 billones de masas solares (en el caso de la Vía Láctea). Es una dinámica que muchos científicos se esfuerzan por comprender, ya que se trata de interacciones entre escalas tan dispares, como la escala de Planck a la escala atómica. La importancia de la interacción a través de estas dos escalas tan dispares delineadas por Haramein como la voxelación del espacio a escala de Planck genera las propiedades observadas de las partículas y los átomos, como la masa y las fuerzas de enlace.

La dificultad de muchos para comprender un universo tan intrincadamente interconectado se debe principalmente a la visión predominante en la que todavía no se aprecia plenamente la arquitectura fractal de los sistemas organizados a través de las escalas, y a la vacilación para abordar un modelo interconectado tan masivamente integral, ya que no pueden ser fácilmente funcionalizados en simulaciones por computador (una herramienta importante utilizada en el estudio de la cosmología). De hecho, cuando se trata de los procesos de retroalimentación que involucran a los núcleos galácticos activos, se reconoce abiertamente que los astrofísicos aún no comprenden el proceso [13 What Drives Galaxies? The Milky Way’s Black Hole May Be the Key].

Comprendiendo la importancia de la retroalimentación a múltiples escalas

El papel de la regulación de la tasa de formación de nuevas estrellas es una consideración clave en los intentos actuales de comprender la dinámica entre la actividad y el crecimiento del agujero negro supermasivo en el núcleo galáctico y la evolución y el desarrollo de la galaxia anfitriona, ya que las simulaciones informáticas de última generación basadas en los modelos actuales no generan las características correctas observadas de las galaxias.

Como ejemplo de la actual falta de poder de predicción -que demuestra que hay algo que falta en el entendimiento convencional- se ha observado que las grandes galaxias elípticas están dominadas por una población de estrellas viejas que se desvanecen, y como tal estas galaxias se denominan "rojas y muertas". Sin embargo, cuando se realizan simulaciones por computador con los factores relevantes del modelo convencional, las grandes galaxias elípticas tienen estrellas que brillan en azul... un resultado que no coincide con las observaciones reales. Algo estaba desactivando la formación de estrellas en estas grandes galaxias que no se había identificado correctamente.

Cuando el equipo de investigación incluyó agujeros negros supermasivos en los centros galácticos a medida que se fusionaban, la simulación arrojó de repente el escenario correcto de elípticas rojas y muertas. Obviamente, la retroalimentación del agujero negro supermasivo en el núcleo galáctico estaba determinando el ritmo de formación de nuevas estrellas. La entrada de energía de los cuásares determina la trayectoria evolutiva y de desarrollo de la galaxia anfitriona [14].

El reto de la cosmología moderna es que actualmente no se sabe qué es lo que "enciende" y "apaga" los núcleos galácticos activos, ni cuál es el mecanismo regulador en el proceso de retroalimentación que determina las épocas de energía extremadamente alta y la posterior inactividad de los agujeros negros supermasivos. Por ejemplo, se ha planteado la hipótesis de que las fusiones de galaxias pueden ser un catalizador clave en la activación de los AGN, sin embargo, estudios recientes han determinado que las burbujas de Fermi (ver imagen anterior) y la correspondiente ejección de energía del agujero negro central de nuestra galaxia no fueron el resultado de una fusión de galaxias, así que ¿qué fue lo que ocurrió para activar el agujero negro de tal manera?

_{"El telescopio espacial James Webb de la NASA revela detalles nunca vistos del grupo de galaxias llamado "Quinteto de Stephan" en una nueva y enorme imagen. La proximidad de este grupo ofrece a los científicos un asiento de primera fila para las fusiones e interacciones galácticas. Los astrónomos rara vez ven con tanto detalle cómo las galaxias que interactúan desencadenan la formación de estrellas en las demás, y cómo se altera el gas de estas galaxias. El Quinteto de Stephan es un fantástico "laboratorio" para estudiar estos procesos fundamentales para todas las galaxias. Con un nivel de detalle nunca visto antes, la imagen también muestra los flujos de salida impulsados por un agujero negro supermasivo en una de las galaxias del grupo. Los grupos de galaxias estrechos como éste pueden haber sido más comunes en el universo primitivo, cuando el material sobrecalentado pudo haber alimentado agujeros negros muy energéticos". Crédito de la imagen: NASA, ESA, CSA, STScI; crédito de la descripción: [15].}

_{El espectro superior, procedente del flujo de salida del agujero negro, muestra una región repleta de gases calientes e ionizados, como el hierro, el argón, el neón, el azufre y el oxígeno, tal y como indican los picos a determinadas longitudes de onda. La presencia de múltiples líneas de emisión del mismo elemento con diferentes grados de ionización es valiosa para entender las propiedades y los orígenes del flujo de salida. El espectro inferior revela que el agujero negro supermasivo tiene un depósito de gas más frío y denso con grandes cantidades de hidrógeno molecular y polvo de silicato que absorben la luz de las regiones centrales de la galaxia. Crédito: NASA, ESA, CSA, STScI. [15].}

En el artículo de RSF Aumentan las Evidencias de que los agujeros negros forman galaxias abordamos el trabajo de Zachary Schutte y sus colegas, quienes observaban el agujero negro de una galaxia enana llamada Henize 2-10, el cual lanzaba una cresta de gas ionizado de unos 500 años luz de longitud, que se extendía desde el centro galáctico hasta una nube de gas en el borde de la galaxia donde se estaban formando estrellas, como muestra la imagen inferior. Ellos llegaron a la conclusión de que el flujo de salida del agujero negro desencadenó la formación estelar de la galaxia, y sus hallazgos se publicaron en Nature.

_{^{Imagen óptica del HST de la galaxia enana con estallido de estrellas Henize 2-10. Tomada originalmente de este paper.}}

Todo ello sugiere que los AGN impulsan la formación de estrellas y la evolución de las galaxias; ellos son los precursores de la formación de galaxias. Esto se ve apoyado también por la reciente observación de agujeros negros supermasivos que residen en el borde del universo visible y, por tanto, son algunas de las estructuras más antiguas del universo, lo que contradice la cosmología estándar: Si los agujeros negros se forman a partir del colapso estelar, ¿cómo es posible que los agujeros negros supermasivos estén presentes cuando las primeras estrellas estaban empezando a formarse?

El modelo de Haramein ofrece una respuesta sencilla: los agujeros negros se formaron primero, durante las primeras épocas del universo, cuando las densidades de energía eran extremadamente grandes. A continuación, actuaron como centros de nucleación que guiaron la formación de estrellas y galaxias (véase nuestro artículo: La astrofísica se pone de cabeza: los agujeros negros vienen primero, que aborda la comparación entre el modelo cosmológico convencional de formación de galaxias, estrellas y agujeros negros, y el modelo desarrollado por Haramein). 

La solución de Haramein y la física unificada a través de las escalas

La teoría de Haramein predice que la producción de materia y la formación de estrellas son el resultado de la dinámica del espín en la estructura del vacío cerca de los horizontes de sucesos de los agujeros negros. Tal dinámica resulta de la solución de Haramein-Rauscher [16-18] que se obtiene al incluir las fuerzas de torsión y de Coriolis en las ecuaciones de campo de Einstein que describen cómo la masa-energia curva al espacio, y de la cual se concluye que el espín no es el resultado de la acreción de materia en el universo primitivo, sino que es el espín intrínseco y la alta curvatura del espaciotiempo lo que engendra la acreción gravitacional de materia en las estructuras que se observan. Las consecuentes dinámicas de rotación de las galaxias, novas, supernovas y otras estructuras astrofísicas están siendo impulsadas por un torque del espaciotiempo, que también es responsable de la formación de las galaxias espirales. El modelo de Haramein-Rauscher es coherente con las estructuras galácticas que tienen un agujero negro supermasivo en sus centros, así como con los chorros o jets polares, los discos de acreción, los brazos espirales, las formaciones del halo galáctico y el "viento" o flujo de salida de los agujeros negros.

La imagen siguiente es una representación topológica de la solución de Haramein-Rauscher que resulta de la adición de los términos de torque y fuerza de Coriolis como enmienda a las ecuaciones de campo de Einstein, donde el espacio habitual de Minkowski se sustituye por un doble toroide (arriba a la derecha). La solución proporciona nuevas características para la estructura y el comportamiento de los agujeros negros, donde una dinámica de doble toroide [17] se convierte en agente principal para explicar el flujo de energía, masa e información en el sistema. En esta dinámica, la materia se acumula en el plano ecuatorial del doble toroide (superficie ondulada de color púrpura), mientras que los campos electromagnéticos fluyen por los polos.

El descubrimiento de Haramein sobre el hecho de que la dinámica organizadora de los sistemas físicos a través de las escalas se origina en sistemas que obedecen a la solución de Schwarzschild de las ecuaciones de campo de Einstein [1], es congruente con el hecho ahora incuestionable de que los agujeros negros deben ser la pieza clave del rompecabezas para lograr la gravedad cuántica y la unificación de las escalas, porque son objetos gravitacionales, muy densos en masa (y por tanto relativistas), que presentan al mismo tiempo efectos cuánticos extremos. Por lo tanto, los agujeros negros son el puente natural entre la relatividad general y la mecánica cuántica, o entre una imagen continua y una imagen granular.

La imagen continua representa un mecanismo de retroalimentación macroscópico como el mostrado anteriormente, aunque dicho mecanismo no se origina a esta escala. Al igual que el agua parece suave y continua a escala macroscópica, aunque está compuesta de átomos o gránulos a microescala, lo mismo ocurre con el espaciotiempo. Aquí es donde la solución cuantizada para la masa y la gravedad, proporcionada por el modelo holográfico generalizado desarrollado por Nassim Haramein, conecta los puntos y completa la imagen a este nivel.

El modelo holográfico generalizado de Haramein se basa en una relación holográfica fundamental Φ: un cálculo en estado estacionario que representa una tasa en equilibrio termodinámico de intercambio de energía, como la constante cinética en una reacción química, sólo que en el enfoque de Haramein ella representa el potencial de transferencia de energía o información entre la superficie y el volumen. Esta relación holográfica fundamental Φ se ha determinado también para los objetos cosmológicos y las partículas cuánticas, y cuando se lleva a unidades de masa, da cuenta de la masa del objeto tomado como esférico, como primera aproximación. El problema se reduce entonces a encontrar los factores de escala adecuados de la relación holográfica para cada caso: protón, electrón, planetas, estrellas, agujeros negros, etc.

Para tener en cuenta el contenido energético del sistema considerado, Haramein define una unidad de volumen esférico con un diámetro de longitud de Planck y una masa de Planck, que denomina "Unidad Esférica de Planck (PSU por sus siglas en inglés)", y que tiene una densidad de energía de Planck de 10⁹³ g/cm³. Estas PSUs representan la densidad de energía del vacío a escala de Plank: la densidad de energía de las fluctuaciones del vacío. Al voxelizar el interior del objeto con estas PSUs y pixelar la superficie por el disco ecuatorial de las PSUs (que representa también un bit de información), Haramein define un contenido de energía (o información-entropía) en el volumen, y un contenido de energía de la superficie, respectivamente. Ambas cantidades son adimensionales, y la relación entre el contenido de información de la superficie y del volumen se convierte en la relación holográfica fundamental Φ, que es básicamente una relación de radios. 

_{Imagen por la Dra. Amira Val Baker para RSF.}

Cuando se calcula esta relación entre radios Φ para un objeto cuántico, como el protón, se obtiene la masa del protón -con precisión experimental- multiplicando la relación fundamental Φ por la masa de Planck. Equivalentemente, conociendo la masa del protón, se puede calcular su radio de carga. Es extremadamente relevante que el cálculo de Haramein predijera el nuevo y más preciso radio de carga del protón en 2012, incluso antes de que se midiera con esa precisión en 2013 [2,3].  Todo esto forma parte del rompecabezas del protón que hemos abordado en un artículo anterior titulado: Radio de Carga CODATA del Proton: la Historia de Esta Medida Fundamental.

Cuando esta relación holográfica se calculó posteriormente para el electrón, y luego se multiplicó por la masa de Planck, Haramein obtuvo la masa del electrón, con precisión experimental [4].  

Cuando la relación entre radios (esta vez la inversa o relación volumen-superficie 1/Φ) se aplica a un objeto cosmológico, como el agujero negro Cygnus-X1, se obtiene la masa del agujero negro [3], al igual que lo hace la solución de Schwarzschild, y cuando se calcula para un Agujero Negro, los valores numéricos de ambas ecuaciones son equivalentes. Por lo tanto, la ecuación de masa cuantizada en términos de unidades PSU de la densidad de energía del vacío cuántico que calcula la masa del objeto utilizando una relación directa entre la masa y el radio, es equivalente a la solución de Schwarzschild para un agujero negro esférico no giratorio y sin carga, la cual es una ecuación relativista.

Si se inserta el radio de carga del protón en la solución de Schwarzschild, se obtiene una masa de 10¹⁴ g, exactamente el mismo valor que cuando se calcula la masa del protón empleando la relación volumen-superficie 1/Φ y multiplicándola por la masa de Planck. Esto sugiere fuertemente que el protón también obedece la condición de un agujero negro [2].

Las implicaciones y consecuencias de tales coincidencias son extremadamente profundas. En primer lugar, significa que el espaciotiempo está cuantizado con la estructura granular muy pequeña de la escala de Planck. La relatividad general definida por Einstein, supone un espaciotiempo continuo y se aplica a la gran escala de planetas, estrellas y galaxias. Haramein ha descubierto que el espaciotiempo a nivel cuántico no es continuo sino granular.

En segundo lugar, significa que esta cuantización es la que define las masas y la dinámica no sólo de las partículas atómicas y subatómicas, sino también de la estructura del universo. La masa de los objetos emerge del vacío cuántico, como propone la electrodinámica estocástica [19]. 

En tercer lugar, si introducimos la masa de Planck dentro de la solución de Schwarzschild, obtenemos un radio de Schwarzschild de dos veces la longitud de Planck (o cuatro veces el radio de Planck). El radio de un agujero negro de masa de Planck es 4 veces mayor que el radio de Planck y este hecho será importante cuando veamos la posibilidad de que la PSU sea una terminación de agujero de gusano, porque esta novedosa aproximación a la gravedad y a la masa, predice un contenido de energía-masa para el protón de 10⁵⁵g (que se obtiene al multiplicar el contenido de energía en el volumen del protón (R), por la masa de Planck); valor acorde con la masa bariónica estimada del universo. ¿Será que el protón es la unidad holográfica del universo? Dado que este contenido de energía-masa de 10⁵⁵g, y la antigua masa de Schwarzschild de 10¹⁴g (que también llamamos masa holográfica), no son la masa en reposo del protón de 10^-24g medida en los experimentos, entonces, ¿estos valores qué significan? 

El principio holográfico establecido por 't Hooft [20-22] y posteriormente desarrollado por Susskind [23] establece que una región con una superficie límite de área A está completamente descrita por no más de A/4 grados de libertad, o aproximadamente 1 bit de información por área de Planck. Sin embargo, Bousso [22] observó que el contenido de información del volumen supera al de la superficie para todos los sistemas mayores que la escala de Planck. Así, el resultado obtenido cuando se considera sólo la superficie, está en desacuerdo con el número mucho mayor de grados de libertad cuando se considera el volumen. Uno se pregunta entonces si la entropía de Bekenstein-Hawking cuenta todos los estados booleanos dentro de un agujero negro o sólo los distinguibles para el observador externo.

Si esto último fuera el caso, entonces esta podría ser la razón por la que el 96% de la masa-energía del universo parece faltar en los modelos cosmológicos, y se ha insertado como masa oscura y energía oscura. Curiosamente, este 96% que falta no se tiene en cuenta al calcular el radio del Universo como si fuera un agujero negro. Si sólo se considera la masa bariónica en la solución de Schwarzschild para un agujero negro, entonces el universo no parece obedecer la condición de Schwarzschild. Al considerar todas las contribuciones de masa-energía, incluyendo la masa oscura y la energía oscura, el universo obedece la condición de Schwarzschild, al igual que el protón de Schwarzschild. Haramein muestra que el contenido de masa-energía de 10⁵⁵g dentro del protón, está profundamente relacionado con el contenido de energía oscura del universo, ya que explica el origen de la constante cosmológica [5].

Evidentemente, algo enorme falta en la comprensión actual del mundo físico, principalmente porque las fluctuaciones del vacío en el interior del volumen de toda la materia no se tienen en cuenta adecuadamente. De ello se deduce que la física moderna es incapaz de explicar satisfactoriamente el origen de la masa, o lo que realmente significa.

En el caso del protón, ahora entendemos que la masa que medimos de 10^-24g, es sólo la parte de la información/energía disponible en el exterior desde su superficie u horizonte de sucesos. La componente gravitacional del protón es la fuerza fuerte [3], que ahora puede interpretarse como la atracción gravitacional entre protones de Schwarzschild con masa holográfica de 10¹⁴ g. La fuerza fuerte no es más que el potencial de Yukawa de la fuerza gravitatoria cerca del horizonte de sucesos del protón, que desciende muy rápidamente a medida que nos alejamos de este horizonte, y se llama gravedad una vez que está lejos del horizonte. Por eso la gente piensa que la gravedad es una fuerza débil.

Como explica Nassim Haramein:

"La gravedad parece débil sólo lejos del horizonte de sucesos (...). Tienes una singularidad en el centro de un protón; cuando estás mirando un protón, estás mirando un agujero negro, y como todos los agujeros negros del universo, este tiene el poder de superar los campos electromagnéticos. Esa es la definición de un agujero negro (...)

(...) es por esto que ellos no conocen el origen de la masa, y cuando se lo dices a los físicos te dicen "sí bueno, pero realmente se necesita una masa muy grande", y eso es erróneo, en realidad no se necesita una masa muy grande para un agujero negro, sólo se necesita una alta densidad de energía. Todos están confundidos sobre esto (...)

La masa que medimos está después de este potencial de Yukawa, por lo que está apantallada, sólo vemos una porción muy pequeña de la energía, pero vemos la fuerza, a esta la llamamos la fuerza fuerte".

- Nassim Haramein

Un principio unificado para la materia organizada en todas las escalas

Volviendo a las implicaciones de que el protón fuera la unidad holográfica del Universo, -y considerando que el protón obedece también a la condición de Schwarzschild- la posibilidad de que la PSU funcionara como una terminación de agujero de gusano, implicaría que la superficie del protón tiene η = 10⁴⁰ terminaciones de agujero de gusano, de manera que la información del volumen no es sólo el resultado de la información/entropía que proviene del entorno local y atraviesa la superficie, sino que también puede ser no local, debido a estas interacciones de agujeros de gusano como las propuestas por una conjetura (conocida como la conjetura ER=EPR) en la que los interiores de los agujeros negros están conectados entre sí a través de microagujeros de gusano [24].

Esta podría ser la razón de la actualmente inexplicable estabilidad del protón, que nunca ha mostrado decaer. Y tal red de protones entrelazados podría permitir una transferencia y flujo de información a través de las escalas, que actualiza la información en todos los protones casi instantáneamente. Esto implicaría un mecanismo cuasi-instantáneo de retroalimentación a microescala e inferior, que podría explicar la creación y organización de toda la materia del universo. El universo sería, por tanto, un nexo de múltiples agujeros negros a diferentes escalas que crearían una compleja maquinaria de retroalimentación en el origen de todo lo que es; los precursores de la formación de átomos, estrellas y galaxias, y sus respectivas evoluciones. 

Esto parece plausible, dado que inmediatamente después del llamado Big Bang, las densidades de energía serían tan grandes que cabría esperar que se produjeran agujeros negros en grandes cantidades. Los cálculos mostraron que el tamaño del agujero negro está determinado por la evolución temporal que siguió al Big Bang, es decir, que en las primeras etapas podrían haberse formado agujeros negros de tamaño inferior a una masa estelar, conocidos como agujeros negros primordiales (PBH). Por lo tanto, en el tiempo de Planck después del Big Bang (que es ~10^-43s), se formarían agujeros negros de masa Planck (~10^-5g) (véase Bernard Carr, Quantum Black holes as the Link Between Microphysics and Macrophysics, 2017).

En el contexto de la estructura del espaciotiempo descrita de forma granular o discretizada por el modelo holográfico generalizado en términos de unidades esféricas de Planck, la imagen continua proporcionada por la solución de Haramein-Rauscher es el equivalente a la descripción de un cambio o gradiente de densidad de energía entre la escala cosmológica y la escala cuántica, que produce un torque fundamental a la densidad de la escala de Panck, que origina al espín. Si consideramos que las partículas de Planck o PSUs giran de forma coherente, podemos imaginar la estructura de toroide dual que se genera en las proximidades de la "dinámica de fluidos" del cúmulo de Plancks, orbitando a gran velocidad en una región del espacio y generando vórtices o "jets" altamente estructurados en sus polos. La vorticidad en los agujeros negros se ha demostrado recientemente (véase el artículo de RSF y el publicado en Nature: Otra Validación de la Teoría de Haramein: Físicos Confirman que los Agujeros Negros Admiten la Estructura de Vórtices).

El hecho de que la Unidad Esférica de Planck (PSU) sea necesaria para lograr la Gravedad Cuántica, implica que la PSU no está relacionada sólo con una unidad de medida. Es una unidad fundamental del Universo. Y la reciente redefinición de las unidades del sistema internacional (SI) para que deriven de la fijación de la constante de Plank, apoya este punto de vista; nuestras unidades de medida se describen ahora completamente en términos de propiedades del vacío y del régimen cuántico, que son agentes fundamentales.

Una vez definidas todas las unidades en relación con la constante de Planck, el único problema que queda es la limitación que supone la constante gravitatoria G, de la que dependen todas las unidades de Planck. G es la constante universal con menor precisión, de 10^-5 dígitos, mientras que otras constantes tienen precisiones de al menos 10^-9. Por lo tanto, la precisión de G es el factor limitante. 

Ahora que la constante de Planck se ha fijado en un valor más exacto y ahora que las unidades de masa dependen de ella, el aumento de la exactitud de G sólo depende de que se consiga la solución a la gravedad cuántica, y ahí es donde el modelo holográfico generalizado alcanza su clímax. Ya tenemos la solución completa a la gravedad cuántica expresada en términos de una relación de escalamiento superficie-volumen  𝝓.

El próximo trabajo de Haramein, titulado: Scale invariant Unification of Forces, Fields, and Particles in a Quantum Vacuum Plasma, (Invarianza bajo Escalas en la Unificación de Campos, Fuerzas y Partículas en el Plasma del Vacío Cuántico) demostrará la unificación de todas las unidades, constantes, fuerzas y partículas, y aumentará la precisión de las Unidades de Planck calculando la constante gravitacional G hasta 10^-12 dígitos de precisión [25]. Todas las constantes físicas fundamentales conocidas pueden obtenerse con tal nivel de precisión a partir de este nuevo modelo de ley de escalamiento.  

En este sentido, los trabajos de los cosmólogos Bernard Carr y Martin Rees (mencionados al principio del artículo como uno de los primeros en sugerir que los AGN son impulsados por un agujero negro en el núcleo galáctico), apuntaban en la misma dirección. En su trabajo titulado "Anthropic Principle and the Structure of the Physical World" (El principio antrópico y la estructura del mundo físico) [26], los autores describen cómo el universo está finamente ajustado y varias interacciones están determinadas por la combinación de sólo unas pocas constantes fundamentales, aunque el origen de estas constantes no se explica en sus trabajos. Ellos describen todas las escalas (desde las partículas elementales, los átomos, los agujeros negros, los sistemas planetarios y estelares, las galaxias, los supercúmulos, etc.) y los correspondientes fenómenos que tienen lugar a esas escalas. Comprender la correlación entre las diferentes escalas es importante, ya que es crucial para obtener una imagen coherente de los diversos fenómenos que tienen lugar en la naturaleza y también para entender por qué las cosas son como son.  

Incluso una ligera desviación entre los valores de los observables físicos correspondientes a un fenómeno particular podría haber dado lugar a un gran desequilibrio, tal vez el universo no podría haber existido en absoluto. Esto es lo que dice el concepto de ajuste fino y encontramos varios casos en el documento de Carr y Rees en los que se ha informado de manera significativa. También es interesante señalar aquí que Martin Rees, en su libro titulado: Sólo seis números: Las fuerzas profundas que dan forma al universo (Just Six Numbers: The Deep Forces That Shape the Universe - Sólo seis números: Las fuerzas profundas que dan forma al universo) ha ideado el ajuste fino del universo utilizando sólo seis parámetros que son en realidad constantes físicas adimensionales. Estos son: N (la relación entre la fuerza electromagnética y la fuerza gravitacional entre un par de protones ~ 10³⁶), Epsilon 𝜀 (Eficiencia nuclear de la fusión de hidrógeno a helio ~ 0,007), omega Ω (parámetro de densidad ~ 1), Lambda Λ (Constante cosmológica ~ 10^-122),  Q (una medida de lo unidos que están los grandes cúmulos y supercúmulos de galaxias. Según Rees, su valor es de ~ 10^-5) y, por último, D (el número de dimensiones espaciales de nuestro universo, que es 3). 

Otro factor dominante es el principio antrópico. Propuesto por primera vez por el astrofísico Robert H. Dicke, el principio afirma que existe un límite inferior en cuanto a la probabilidad estadística de nuestros observables en el universo porque lo que observamos sólo puede ser posible en un universo capaz de albergar vida inteligente. Existen principalmente dos versiones de este principio, una se denomina Principio Antrópico Débil (PAD) y la otra se conoce como Principio Antrópico Fuerte (PAF).  

Las deducciones importantes sobre el principio antrópico del documento de Carr-Rees, que nos indican que las explicaciones de los fenómenos naturales basadas en la consideración antrópica son insatisfactorias, son las siguientes: 

• Este no se ha utilizado para predecir ningún aspecto concreto del universo, aunque los físicos han descartado varios modelos cosmológicos utilizando este principio. 
• El principio es altamente antropocéntrico, es decir, considera la mente humana como el elemento central de la existencia. 
• El principio no es explícito a la hora de definir los valores exactos de las distintas constantes y relaciones de acoplamiento. El principio antrópico sólo nos da una idea de su orden de magnitud.

Aunque las restricciones antrópicas no nos hablan explícitamente de un escenario físico óntico, pueden ser muy cruciales a la hora de averiguar por qué los coeficientes fundamentales tienen esos valores medidos. Además, tenemos marcos existentes que podrían ayudar a validar el principio antrópico y a convertirlo en una teoría física. Por ejemplo, la interpretación de la mecánica cuántica, de muchos mundos (many-worlds interpretation of quantum mechanics), de Everett, podría ser coherente con el principio antrópico. Según el famoso físico John Wheeler, podría haber un conjunto infinito de universos, todos con diferentes constantes de acoplamiento, y dado que en la imagen Everettiana no hay lugar para un colapso de la función de onda, todos los universos con diferentes constantes de acoplamiento podrían existir simultáneamente [27].  

Veamos ahora cómo funcionan la masa y la longitud en las diferentes escalas indicadas anteriormente. La figura siguiente es el registro de escala que descubrieron Carr y Rees en su trabajo. Aparentemente muestra que todos los objetos en los que la gravedad juega un papel importante tienen masas mayores que la masa del protón m_p por alguna potencia simple de 𝛼G^-1, donde 𝛼G es la constante de estructura fina gravitacional. A continuación se reproduce la descripción completa, tal y como se menciona en su artículo.  

_{Las escalas de masa y longitud de varias estructuras naturales se expresan en términos de las constantes de estructura fina electromagnética y gravitatoria, 𝛼 y 𝛼G. Algunas de estas escalas también dependen de la relación de masas electrón/protón, pero hemos eliminado el uso de me/mp ~ 10𝛼2. La escala del asteroide también depende del peso molecular A del material rocoso. Todas estas escalas pueden deducirse directamente de la física conocida, excepto la escala de masa y longitud del Universo, que depende de que la edad del Universo sea 𝛼G^(-1) veces la escala de tiempo del electrón (h/2)𝜋*m*e*c². También se muestran la línea de densidad atómica, la línea de densidad nuclear, la línea de densidad de los agujeros negros y la "línea cuántica" correspondiente a la longitud de onda de Compton. La mayoría de las escalas características dependen de potencias simples de 𝛼G; el amplio intervalo de tantos órdenes de magnitud es consecuencia del enorme valor numérico de 𝛼G^{-1}, que refleja la debilidad de la gravedad en la escala microscópica. Imagen y descripción extraídas de: Nature} 

De la gráfica correspondiente a las escalas de masa y longitud se podrían deducir muchas relaciones interesantes. Por ejemplo, la masa de un parámetro podría expresarse en términos de la masa de otros dos parámetros y, de forma similar, para la longitud de los objetos. Considerando las escalas de longitud: Hombre ~ Planeta × átomo; Planeta ~ Universo × átomo, etc. De forma similar para las escalas de masa: Planck ~ agujero negro explosivo × protón; agujero negro explosivo ~ universo × protón; Hombre ~ planeta × protón.  

Además, en su artículo los autores también han discutido varias coincidencias cosmológicas (junto con sus interpretaciones antrópicas), algunas de las cuales mencionamos a continuación:  

• El número de protones en el universo es del orden de 𝛼G^-2  
• Considerando los sistemas estelares, si G y 𝛼G fueran ligeramente mayores, todas las estrellas habrían sido gigantes azules y si fuera ligeramente menor, todas las estrellas habrían sido enanas rojas.  
• No habría habido formación de planetas (y por tanto no habría habido vida) si 𝛼G fuera mucho mayor que 𝛼20.  
• Una coincidencia relacionada con la constante de acoplamiento de interacción débil tiene que ver con la producción de helio a través de la nucleosíntesis cosmológica. La vida podría no haber existido si la abundancia de helio (Y) fuera del 100% porque Y = 100 % habría dado lugar a una situación en la que no habría habido agua en la Tierra.
  
  

Al observar todos estos aspectos, una cosa está clara y es que el universo está en perfecta armonía. Esta armonía se debe a la fuente de la creación, sea cual sea el nombre que se le dé. Las correlaciones entre todas las interacciones fundamentales conocidas han dado lugar a un universo capaz de albergar vida en diversas formas. Por lo tanto, el investigador siente curiosidad por descubrir cómo las fuerzas fundamentales y sus constantes de acoplamiento asociadas se unen de forma unificada para darnos la experiencia de la vida y el universo tal y como lo conocemos, y aquí es exactamente donde nuestro trabajo en RSF entra en escena salvando la aparente brecha. Esto también nos lleva al último segmento de nuestra discusión. 

Aunque Carr y Rees encontraron los factores de escala correspondientes a todas las escalas que van de lo microscópico a lo macroscópico, no fueron capaces de relacionarlos con las constantes fundamentales de manera que se explicara el origen de tales constantes. También anticipan en su artículo un marco unificado que podría explicar todos los fenómenos fundamentales y los observables finos asociados a ellos, cuya evidencia está explícita en las observaciones finales de su artículo.

En este sentido, los científicos de RSF ya han resuelto el problema aquí planteado, a través del enfoque holográfico generalizado de Nassim Haramein. Como ya se ha mencionado, el nuevo artículo de Haramein et alia titulado: Scale-invariant Unification of Forces, Fields, and Particles in a Quantum Vacuum Plasma. (Invarianza bajo Escalas en la Unificación de Campos, Fuerzas y Partículas en el Plasma del Vacío Cuántico) demostrará la unificación de escalas, y quizás sea el marco unificado anticipado por Carr y Rees en su artículo de Nature, ya que el trabajo de Haramein establece un fuerte vínculo entre los factores de escala y las constantes de acoplamiento fundamentales. Por ejemplo, permite calcular el valor de la constante gravitacional G con una precisión de hasta 10^-12 dígitos utilizando los factores de escalamiento, demostrando así una relación coherente entre ambos.

Si los astrofísicos hubieran reconocido el trabajo de Haramein et al. desde el principio, no habría confusión en cuanto a las observaciones de los núcleos galácticos activos y la importancia de la retroalimentación del AGN en la configuración de la evolución y el desarrollo galácticos. Se esperaría que los sistemas que obedecen a la condición de Schwarzschild se encontraran como el núcleo organizador de la materia, como está claramente delineado en la ley de escala de Haramein para toda la materia organizada:

_{Una ley de escala frecuencia frente al radio, para la materia organizada. En esta figura se presenta el sistema de agujeros negros.  Desde la parte superior izquierda se representa el mini agujero negro a la distancia de Planck de 10³³ cm hasta los agujeros negros de tamaño estelar, los agujeros negros más grandes, los agujeros negros del centro galáctico y en la parte inferior derecha un agujero negro del tamaño del Universo. Nótese que entre el tamaño estelar y el mini agujero negro de la distancia de Planck hemos incluido un punto de datos para el tamaño atómico al que también le calculamos un nuevo valor para su masa que incluye la energía disponible en el espacio del vacío de un núcleo y da el radio correcto para describir una resolución atómica como mini agujeros negros... Es interesante que los microtúbulos de las células eucariotas, que tienen una longitud típica de 2 X 10-8 cm y una frecuencia de vibración estimada de 10⁹ a 10¹⁴ Hz se sitúan bastante cerca de la línea especificada por la ley de escala e intermedia entre las escalas estelar y atómica. Imagen y descripción de [1].}   

Además, se entendería que lo más importante para el crecimiento de los agujeros negros y la producción de energía (la dinámica de retroalimentación) es el flujo de retroalimentación hidrodinámica del medio subyacente, es decir, el campo de Planck polarizable de los cuantos de información de masa-energía del espaciotiempo:

La progresión lineal de la escala de la materia organizada en nuestro universo, de lo macro a lo micro, y sus aparentes relaciones coherentes, apoyan la hipótesis del vacío estructurado que nos lleva a la descripción de su interacción y restricciones en un horizonte de sucesos colector topológico del espaciotiempo.  A través de las interacciones de los agujeros negros con los medios plasmáticos que los rodean, se produce la polarización del estado de vacío y produce manifestaciones observables como los comportamientos colectivos autocoherentes [1].

Considerado todo junto, existe una dinámica unificada a través de las escalas y un principio organizativo que unifica todas las interacciones de la materia y la masa-energía: una física unificada. La aplicación verdaderamente relevante de esta comprensión no se limitará simplemente a entender cómo se forman las galaxias y los átomos, sino que abarca a la ingeniería y utilización del medio formativo subyacente del campo de Planck para la producción de energía casi ilimitada, el control gravitacional y las tecnologías de comunicación cuasi-instantáneas.

Referencias

[1] Haramein, N., Rauscher, E.A., and Hyson, M. (2008). Scale unification: a universal scaling law. Proceedings of the Unified Theories Conference. ISBN 9780967868776

[2] Haramein, N. (2010). The Schwarzschild proton, AIP Conference Proceedings, CP 1303, ISBN 978-0-7354-0858-6, pp. 95-100. [3] Quantum Gravity and the holographic mass.

[3] Haramein, N. (2012). Quantum Gravity and the Holographic Mass, Physical Review & Research International, ISSN: 2231-1815, Page 270-292 

[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.

[5] 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

[6] D. R. G. Schleicher, F. Palla, A. Ferrara, D. Galli, and M. Latif, “Massive black hole factories: Supermassive and quasi-star formation in primordial halos,” A&A, vol. 558, p. A59, Oct. 2013, doi: 10.1051/0004-6361/201321949

[7] D. Lynden-Bell and M. J. Rees, “On Quasars, Dust and the Galactic Centre,” Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, vol. 152, no. 4, pp. 461–475, Jul. 1971, doi: 10.1093/mnras/152.4.461

[8] J. Magorrian et al., “The Demography of Massive Dark Objects in Galaxy Centres,” The Astronomical Journal, vol. 115, no. 6, pp. 2285–2305, Jun. 1998, doi: 10.1086/300353

[9] I. Ginsburg, M. Lingam, and A. Loeb, “Galactic Panspermia,” ApJ, vol. 868, no. 1, p. L12, Nov. 2018, doi: 10.3847/2041-8213/aaef2d

[10] I. Agudo et al., “Active galactic nuclei on parsec scales,” Spanish SKA White Book, 2015. https://www.iaa.csic.es/SKA/Spanish_SKA_WB_09_agnpc.pdf

[11] H.-Y. K. Yang, M. Ruszkowski, and E. G. Zweibel, “Fermi and eROSITA bubbles as relics of the past activity of the Galaxy’s central black hole,” Nat Astron, vol. 6, no. 5, Art. no. 5, May 2022, doi: 10.1038/s41550-022-01618-x

[12] Haramein, N., Brown W., & Val Baker, A. K. F. (2016). The Unified Spacememory Network: from cosmogenesis to consciousness, Journal of Neuroquantology

[13] T. Lewton, “What Drives Galaxies? The Milky Way’s Black Hole May Be the Key.,” Quanta Magazine, Aug. 23, 2022. https://www.quantamagazine.org/what-drives-galaxies-the-milky-ways-black-hole-may-be-the-key-20220823/ (accessed Sep. 23, 2022).

[14] T. Di Matteo, V. Springel, and L. Hernquist, “Energy input from quasars regulates the growth and activity of black holes and their host galaxies,” Nature, vol. 433, no. 7026, Art. no. 7026, Feb. 2005, doi: 10.1038/nature03335

[15] NASA’s Webb Space Telescope Sheds Light on Galaxy Evolution and Black Holes. By NASA August 21, 2022

[16] Haramein, N., and Rauscher, E. A.. The origin 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 (2005).

[17] Haramein, N., Rauscher, E. A., Collective coherent oscillation plasma modes in surrounding media of black holes and vacuum structure- quantum processes with considerations of spacetime torque and Coriolis forces. Orinda: Beyond The Standard Model: Searching for Unity in Physics, 279-331 (2005).

[18] Rauscher, E.A., and Haramein, N.,. Spinors, twistors, quaternions, and the “spacetime” torus topology, International Journal of Computing Anticipatory Systems, 1373-5411 (2007).

[19] Haisch B., Rueda A, and Puthoff H. E., Inertia as a zero-point-field Lorentz force, Phys. Rev. A 49, 678 (1994)

[20] G. 't Hooft, e-print arXiv:gr-qc/9310026 (1993). 

[21] G. 't Hooft, in Basics and Highlights in Fundamental Physics (Proceedings of the International School of Subnuclear Physics, Erice, Sicily, Italy, 2000)

[22] R. Bousso, Rev. Mod. Phys. 74, 825 (2002).

[23] L. Susskind, J. Math. Phys. 36, 6377 (1995).

[24] 4 J. Maldacena and L. Susskind, e-print arXiv:1306.0533 (2013).

[25] Scale invariant Unification of Forces, Fields, and Particles in a Quantum Vacuum Plasma

[26] B. J. Carr and M. J. Rees, “The anthropic principle and the structure of the physical world”, Nature vol. 278, 605–612 (1979). https://doi.org/10.1038/278605a0 

[27] Rees, Martin (May 3, 2001). Just Six Numbers: The Deep Forces That Shape the Universe (1st American ed.) New York: Basic Books. p. 4.