Tendencias21

Agujeros negros con pelo para resolver la paradoja de la información

Stephen Hawking y sus colaboradores proponen una nueva dirección para la resolución de la paradoja de la información de los agujeros negros, basándose en que los mismos no sean tan «calvos» como se pensaba, y que almacenen la información en su horizonte.

Agujeros negros con pelo para resolver la paradoja de la información

Los agujeros negros deben su nombre a que son regiones del espacio-tiempo con un campo gravitatorio tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar, y que se hallan delimitadas por un horizonte que los separa de la región exterior.

Uno de los procesos de formación de agujeros negros es el colapso de una estrella muy masiva bajo el efecto de su propia gravedad tras la muerte de la misma (por agotamiento de su «combustible» energético).

El efecto gravitatorio tan fuerte de los agujero negros hace que puedan absorber materia cercana e ir así creciendo progresivamente. La presencia de estos objetos no es algo puramente teórico, sino que existen evidencias observacionales de su existencia.

Dentro de la relatividad general, que predice la existencia de agujeros negros, sus características son muy simples: sólo se diferencian en base a su masa, su carga eléctrica y su momento angular.

Esta propiedad se denomina el teorema de la ausencia de pelo y refleja el hecho de que estos agujeros no poseen ningún otro detalle ni información de la materia que los compone.

Es decir, ya podemos tener un agujero negro formado por materia o por antimateria, que si las tres propiedades anteriores son iguales, éstos van a ser indistinguibles.

La mecánica cuántica entra en juego y ya no son tan negros

La idea clásica de que los agujero negros no emitían nada sino que sólo absorbían materia fue superada en los años 70 cuando el físico Stephen Hawking determinó que éstos emitían radiación por un efecto cuántico en las cercanías de su horizonte, es la denominada radiación de Hawking.

La emisión de esta radiación hace que el agujero negro vaya evaporándose progresivamente, aunque no se sabe todavía cuál sería el estado final de este proceso.

El proceso de evaporación de agujeros negros plantea diversos interrogantes relacionados con los límites de la relatividad y su encuentro con la mecánica cuántica en ciertos regímenes. En este límite se espera que la física esté descrita por una, todavía elusiva, teoría de gravedad cuántica.

Uno de los problemas asociados a la evaporación de agujeros negros es la paradoja de la información. La información contenida en la radiación Hawking es menor que la que llevaba la materia que ha entrado en el agujero negro anteriormente, de forma que en el estado final tenemos menos información que en el inicial antes de evaporarse el agujero negro.

Esto viola un postulado de la mecánica cuántica de que la información no puede destruirse en ningún proceso. De ser esto así, no podríamos reconstruir el pasado con toda la información del presente evolucionando hacia atrás en el tiempo, es decir, las leyes de la física no serían deterministas.

A día de hoy no existe una respuesta definitiva y satisfactoria que resuelva este problema, pero existen multitud de opciones que, desde que surgiese este enigma en los años 70, lidian por encontrar una solución que nos permita entender qué pasa con la información.

Cuando los agujeros negros tienen pelo

La reciente propuesta de Stephen Hawking, Malcom Perry y Andrew Strominger encaminada a solucionar esta cuestión, parte de la idea de que quizá los agujeros negros nos son tan “calvos» como se pensaba, sino que existe más información codificada en el horizonte, a modo de píxeles cuánticos en una pantalla holográfica.

El punto de partida de esta idea proviene de las supertraslaciones, una simetría gravitatoria demostrada en los años 60 que han visto que puede aplicarse al horizonte de los agujeros negros.

Las supertraslaciones pueden verse como partículas «suaves» en el horizonte que tiene básicamente energía cero. Cuando entran partículas de materia atravesando el horizonte, emergen nuevas supertraslaciones (o partículas «suaves») asociadas a las mismas, de modo que se almacenan en el horizonte creando en él una información añadida (pelo «suave»).

Posteriormente, al emerger partículas en forma de radiación Hawking, éstas se verán afectadas por esas partículas «suaves» y se llevarán la información correspondiente, de manera que ahora la información de las partículas que entran al agujero negro se ha transferido en cierta forma a las partículas que salen del mismo cuando se evapora.

Esta información se recupera de manera teórica pero de manera efectiva se puede dar por perdida, ya que estaría hecha un barullo y sería inútil a efectos prácticos.

Este concepto nuevo, aunque es muy prometedor para establecer una nueva vía de resolución de la paradoja de la información, todavía no tiene en cuenta la mecánica cuántica y, por tanto, es necesario desarrollarlo. No está claro tampoco cuánta cantidad de información se puede almacenar de esta forma, pero puede establecer un primer paso para la búsqueda de mecanismos similares, como las superrotaciones u otras simetrías «suaves» que proponen los autores que sería interesante investigar.

Así, aunque la paradoja de la información en los agujeros negros continúa siendo un misterio, esta idea proporciona un paso en una nueva dirección para resolverla. En cualquier caso, hay que tener en cuenta que quizá haya que esperar a tener una teoría completa de la gravedad para poder entenderla completamente.

Referencia bibliográfica:

Stephen W. Hawking,Malcolm J. Perry, Andrew Strominger. Soft Hair on Black HolesPhys. Rev. Lett. (2016). DOI: 10.1103/PhysRevLett.116.231301.
 

RedacciónT21

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • ¿El próximo Einstein será un algoritmo? Nace la primera científica artificial que genera conocimiento 2 junio, 2025
    Una inteligencia artificial ha concebido, ejecutado y escrito una investigación original que ha sido aceptada en ACL 2025, uno de los foros científicos más prestigiosos del mundo. Zochi es la primera científica artificial reconocida por la élite.
    EDUARDO MARTÍNEZ DE LA FE/T21
  • Crean un "hormigón viviente" que se repara a sí mismo 2 junio, 2025
    Un equipo de investigadores ha desarrollado un tipo de concreto que puede curarse a sí mismo aprovechando el poder del liquen sintético. Mejora notablemente intentos anteriores de producir hormigón "vivo" hecho con bacterias, ya que el nuevo material logra ser completamente autosuficiente.
    Redacción T21
  • El eco cuántico del cerebro: ¿estamos entrelazados con nuestros pensamientos? 2 junio, 2025
    El entrelazamiento cuántico, la "acción fantasmal a distancia" que tanto intrigó a Einstein, podría no ser solo una rareza del microcosmos, sino que tendría un eco medible en los procesos cognitivos inconscientes mediante un aparente fenómeno “supercuántico”.
    EDUARDO MARTÍNEZ DE LA FE/T21
  • Un enorme desierto en Asia se está transformando en un vergel gracias al cambio climático 1 junio, 2025
    Los hallazgos de un nuevo estudio muestran que la ecologización del desierto de Thar ha sido impulsada principalmente por más lluvias durante las temporadas de monzones de verano, un aumento del 64% en las precipitaciones en general por el cambio climático y, en segundo lugar, por la infraestructura de riego que lleva el agua subterránea […]
    Pablo Javier Piacente / T21
  • La NASA está observando una enorme y creciente anomalía en el campo magnético de la Tierra 31 mayo, 2025
    La NASA está haciendo un seguimiento detallado de la "abolladura" o "bache" en el campo magnético terrestre descubierta en 1961, que crece rápidamente y podría ser el preludio de una inversión geomagnética: ocurre cuando los polos magnéticos norte y sur intercambian posiciones.
    EDUARDO MARTÍNEZ DE LA FE/T21
  • Los árboles pueden predecir las erupciones volcánicas 30 mayo, 2025
    La NASA, en colaboración con el Instituto Smithsonian, en Estados Unidos, está desarrollando nuevos métodos para anticipar erupciones volcánicas. Cuando el magma asciende a la superficie libera dióxido de carbono, y los árboles cercanos que absorben ese gas se vuelven más verdes y frondosos. Satélites como Landsat 8 vigilan la vegetación en zonas volcánicas, captando […]
    Pablo Javier Piacente / T21
  • Los delfines se ponen nombres "en clave" 30 mayo, 2025
    Un nuevo estudio ha identificado que los delfines no solo se dan nombres para reconocerse, sino que además estas denominaciones podrían esconder información secreta o "en clave", que estaría ligada a los sistemas sociales que sustentan el equilibrio de sus comunidades.
    Pablo Javier Piacente / T21
  • Sorprenden a una “estrella araña” devorando a su compañera 30 mayo, 2025
    Una colaboración internacional de astrónomos ha identificado un extraño sistema estelar en el que un púlsar conocido como “estrella araña” devora material de su estrella compañera, en un hallazgo que representa un eslabón perdido en la evolución de sistemas binarios compactos. 
    Redacción T21
  • Planetas a la deriva: el origen caótico de los mundos lejanos respalda la existencia del Planeta Nueve 30 mayo, 2025
    En los márgenes más remotos de los sistemas planetarios, gigantes invisibles orbitan en silencio. Un nuevo modelo sugiere que estos mundos distantes son productos inevitables del caos primordial que reina cuando las estrellas y sus planetas compiten por sobrevivir en los abarrotados viveros estelares. ¿Podría nuestro propio Sistema Solar albergar uno de estos esquivos colosos?
    EDUARDO MARTÍNEZ DE LA FE/T21
  • Unas gafas de realidad mixta devuelven "el mundo entero" a las personas con pérdida parcial de la visión 29 mayo, 2025
    Una técnica desarrollada por oftalmólogos e informáticos canadienses devuelve la visión perdida a personas afectadas por una lesión cerebral, que han sufrido la reducción de gran parte de su campo visual. Las gafas de realidad mixta registran y "proyectan" ese sector que las personas no pueden ver con sus ojos.
    Pablo Javier Piacente / T21