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

  • Las ondas gravitacionales nos descubrirán los últimos secretos del universo 19 febrero, 2022
    Las ondas gravitacionales nos permitirán detectar nuevos campos fundamentales y tal vez anomalías gravitatorias en los agujeros negros, dos procesos que no están contemplados en la Relatividad General ni en el Modelo Estándar de la física de partículas.
    Redacción T21
  • Descubren cómo evolucionaron las plantas para colonizar la Tierra hace más de 500 millones de años 18 febrero, 2022
    Investigadores de dos universidades británicas analizaron una gran cantidad de datos genéticos antiguos y actuales de especies vegetales, para descubrir cómo las primeras plantas en la Tierra desarrollaron los mecanismos utilizados para controlar el agua y “respirar” en el planeta, hace más de 500 millones de años. 
    Pablo Javier Piacente
  • Los planetas con vida podrían desarrollar una mente propia 18 febrero, 2022
    Un grupo de científicos sostiene que los planetas con vida funcionarían como "cerebros" integrados por múltiples sistemas interactuantes que, en una fase superior de desarrollo, coordinarían al planeta en la búsqueda de un bien común para todas las formas de vida.
    Pablo Javier Piacente
  • La dilatación del tiempo se produce también a escala milimétrica 18 febrero, 2022
    La dilatación del tiempo prevista por la relatividad general se ha medido por primera vez a escala milimétrica y se ajusta a las previsiones de Einstein: dos relojes atómicos, separados entre sí un milímetro, giran a distintas velocidades.
    Eduardo Martínez de la Fe
  • Crean en laboratorio extraños "muros cuánticos" con insólitos comportamientos 17 febrero, 2022
    Cuando los átomos se agrupan respetando determinadas condiciones, crean “muros cuánticos” dentro de una estructura determinada. En ese sector, parecen seguir nuevas leyes de la física que van en sentido contrario a su comportamiento convencional: al unirse, las partículas actúan juntas como un colectivo y siguen las reglas de la mecánica cuántica.
    Pablo Javier Piacente
  • Descubren un gigantesco agujero negro oculto tras un anillo de polvo cósmico 17 febrero, 2022
    Un grupo de astrónomos ha observado una nube de polvo cósmico en el centro de la galaxia Messier 77, que oculta un agujero negro supermasivo: el descubrimiento confirma las predicciones hechas hace unos 30 años y brinda a los científicos una nueva perspectiva de los núcleos galácticos activos. Estas estructuras son parte de los objetos […]
    Pablo Javier Piacente
  • Descubren la mayor radiogalaxia del universo a 3.000 millones de años luz de nosotros 17 febrero, 2022
    Los astrónomos han descubierto a solo 3.000 millones de años luz de nosotros la mayor galaxia del universo, con 16 millones de años luz de largo. Seguramente se originó por un colosal agujero negro supermasivo. Su existencia suscita muchos interrogantes.
    Redacción T21
  • Observan por primera vez el efecto búmeran cuántico 17 febrero, 2022
    Investigadores de la Universidad de California han comprobado por primera vez el efecto búmeran cuántico, que se produce en materiales desordenados condicionando su conductividad. El resultado potencia su aplicación en sistemas multidimensionales.
    Eduardo Martínez de la Fe
  • La Tierra nació con el agua que hoy tenemos 16 febrero, 2022
    Los cuerpos que al colisionar en el llamado “Gran Impacto” dieron lugar a la Tierra actual y a la Luna, ya disponían de la mayoría del agua y otros elementos volátiles que hoy pueden encontrarse en nuestro planeta. Al mismo tiempo, el aporte desde fuentes externas como meteoritos o asteroides parece ser mínimo.
    Pablo Javier Piacente
  • Ni rastro de vida inteligente en el centro de la Vía Láctea 16 febrero, 2022
    Los astrónomos escanearon el centro de la Vía Láctea en busca de signos de civilizaciones inteligentes y no encontraron nada más que silencio, según un nuevo estudio. La búsqueda estuvo dirigida a 144 sistemas de exoplanetas, pero también completó una requisa más amplia de más de 3 millones de estrellas hacia el centro galáctico y […]
    Pablo Javier Piacente