A los agujeros negros les puede crecer un ‘pelo’ cuántico
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Lo que cae en un agujero negro, se queda en un agujero negro, al menos según las leyes de la relatividad general. Pero ahora, una nueva investigación sugiere que el material dentro del agujero negro puede dejar una huella cuántica en el campo gravitatorio fuera de él.
De ser cierto, este hallazgo resolvería un antiguo problema de la física, la paradoja de la información del agujero negro de Stephen Hawking. En la década de 1970, Hawking calculó que agujeros negros pueden no ser calles de un solo sentido; podían emitir radiación térmica, ahora conocida como radiación de Hawking. Sin embargo, esta radiación de Hawking es una simple radiación térmica, o calor, y no lleva ninguna información sobre el origen del agujero negro o la materia que había desaparecido en su interior. En otras palabras, medir la radiación en sí no te diría nada sobre su historia.
La paradoja surge porque las leyes de mecánica cuántica sostener que la información no se puede perder; conocer el estado final de un objeto te da pistas sobre su estado inicial, lo que te permite «rebobinar la película», dijo Xavier Calmet, físico de la Universidad de Sussex en Inglaterra que dirigió la nueva investigación. Si un agujero negro engulle información irrevocablemente, estas leyes no pueden ser correctas. La contradicción hace que los agujeros negros sean el lugar ideal para probar cómo la mecánica cuántica y la teoría general de Albert Einstein relatividad conjugarse.
«Lo que estamos mostrando es que las dos teorías son mucho más compatibles de lo que la gente había imaginado, que no hay paradoja», dijo Calmet a WordsSideKick.com.
Agujeros negros peludos
La noción de que los agujeros negros tienen muy pocas características para distinguirlos entre sí se llama teorema sin pelo, una metáfora popularizada por primera vez por el físico John Wheeler. La idea es que más allá de la masa, la carga y el espín, los agujeros negros no tienen características distintivas — sin peinado, corte o color para distinguirlos.
En su nuevo artículo, publicado el 17 de marzo en la revista Cartas de revisión física, Calmet y sus colegas encontraron que los agujeros negros pueden tener cabello, aunque sea un cabello muy sutil. Los investigadores trabajan en gravedad cuántica, un campo que busca comprender las fuerzas gravitatorias a través de la mecánica cuántica. Usando cálculos desarrollados durante la última década, el equipo de investigación comparó dos estrellas teóricas que colapsan en agujeros negros del mismo tamaño, carga y giro, pero que tienen una composición química inicial diferente. El teorema de la falta de cabello sostendría que es imposible saber si las estrellas que formaron estos dos agujeros negros eran inicialmente diferentes entre sí.
Pero los cálculos del equipo mostraron que había diferencias en el campo gravitatorio alrededor del agujero negro. Específicamente, la información sobre la composición del agujero negro se almacenó en gravitones, una partícula elemental hipotética que media las fuerzas gravitatorias en la gravedad cuántica.
«Descubrimos que la gravedad cuántica nos permite encontrar la diferencia en el campo gravitacional», dijo Calmet. «Hay un recuerdo en el campo gravitatorio de lo que entró en el agujero negro».
¿Resolver una paradoja?
Hay esfuerzos para buscar fuga de información de los agujeros negros. El Observatorio de Ondas Gravitacionales con Interferómetro Láser (LIGO) está observando ondas gravitacionales, que son ondas en el espacio-tiempo creadas por objetos masivos, incluidos los agujeros negros. En 2037, la Agencia Espacial Europea planea lanzar tres naves espaciales para detectar ondas gravitacionales desde el espacio, una misión conocida como Laser Interferometer Space Antenna (LISA).
Pero los efectos del gravitón sugeridos en los nuevos cálculos son sutiles y probablemente no serían observables usando la tecnología actual, dijo Calmet. Eventualmente puede haber simulaciones que puedan manejar la sutileza. (La radiación de Hawking tampoco se ha observado directamente en un agujero negro real, aunque se ha visto en simulaciones de agujeros negros.)
Los hallazgos han despertado el interés de la comunidad física, dijo Calmet, aunque no espera que los resultados sean aceptados de la noche a la mañana. «La mayoría de la gente esperaba que tendrías que cambiar la física de una forma u otra para que funcionara», dijo sobre la paradoja de la información del agujero negro.
Calmet y su equipo ahora esperan usar sus hallazgos para investigar más a fondo las posibilidades de la gravedad cuántica, que todavía es un campo con muchas teorías en competencia y sin una respuesta clara sobre cuál es la correcta.
«Esto podría ayudarnos a avanzar hacia una teoría de la gravedad cuántica», dijo Calmet.
Publicado originalmente en OkNoticias.
