Stephen Hawking amplía la teoría de la «cabellera cuántica» de los agujeros negros

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Según Hawking y otros, los agujeros negros tienen «pelos suaves», excitaciones cuánticas de baja energía, que liberan información al exterior cuando el agujero negro se evapora – APS/Alan Stonebraker.

El tirón gravitacional de los agujeros negros es tan intenso, que más allá del horizonte de sucesos ni la luz es capaz de salir de ellos. Por eso, y de acuerdo con la Teoría General de la Relatividad de Einstein, ninguna de las propiedades que tienen los agujeros negros, como son su masa, su carga y su momento angular, es visible desde el exterior. Es como si se tragaran todas las pistas que pueden decir algo sobre cómo funcionan sus entrañas. Por este motivo, el físico John Wheeler dijo que «los agujeros negros no tienen pelo», es decir, nada más allá de su superficie. Esto viene a decir en realidad que los agujeros negros son realmente negros y oscuros para los físicos.

Sin embargo, en 1975 Stephen Hawking estudió el comportamiento de la materia cuántica en la vecindad de ls agujeros negros, y propuso que no todo era tan negro. Tal como dijo, se pierde energía a través de la «radiación de Hawking», que implica que el agujero va perdiendo masa y que con el tiempo acabará evaporándose. El problema es que esto implicaría, según Hawking, que esa información almacenada en el interior del agujero negro desaparecería para siempre, una conclusión que es incompatible con el modelo estándar de física cuántica, según el cual, cuando un agujero negro se evapora, toda esa información cuántica sale al exterior, tal como ha escrito Gary T. Horowitz, físico de la Universidad de California en Santa Bárbara.

Esto es lo que se conoce como la paradoja de la información del agujero negro, un problema que ha preocupado a los físicos teóricos en los últimos 40 años. En un artículo publicado recientemente en «Physical Review Letters» Stephen Hawking, Malcolm Perry y Andrew Strominger han ampliado sus ideas teóricas sobre este problema para tratar de apoyar su idea de que esa información desaparece cuando un agujero negro se evapora.

En enero publicaron un artículo en Phys.org en el que hablaban de la teoría de los pelos cuánticos, según la cual un grupo de excitaciones cuánticas forman un halo en los alrededores del agujero y proporcionan cierta información sobre el proceso de consumo de materia en el agujero. Sin embargo, los críticos argumentaron que no eran capaces de explicar cómo se intercambiaba la información entre los pelos y el interior del agujero.

Sin embargo, en este último artículo, aunque los investigadores no han podido resolver esta cuestión, sí han reestructurado la base matemática, y aseguran haber encontrado pruebas más fuertes para apoyar la hipótesis de la existencia de ese halo cuántico.

Después de tener en cuenta nuevas teorías sobre la naturaleza del campo eléctromagnético en las proximidades del agujero, (hicieron nuevas generalizaciones y aplicaron nuevas fórmulas), han propuesto que los agujeros negros están rodeados de «pelos suaves», pelos cuánticos de muy baja energía. Estos están formados por fotones de energía cero, que forman un número infinito de pelos suaves.

Además, su teoría dice que cuando una partícula cargada cae en el agujero negro, es capaz de excitar estos pelos suaves. La conservación de estas cargas implica que cuando un agujero negro se evapora, la información sobre los pelos en el horizontes debe salir en forma de radiación de Hawking. Entonces, ¿está resuelto el problema en el que Hawking entró al proponer que la información desaparecería al evaporarse un agujero negro?

Aún no. Según Horowitz, para resolver la paradoja de la información de los agujeros negros, los investigadores deberían hacer análisis de este tipo para la gravedad, y no para campos electromagnéticos. Además, según él, estos pelos suaves no serían capaces de capturar toda la información que cae en el agujero. Sin embargo, sí reconoce que estos trabajos podrían facilitar que se hagan más investigaciones sobre pelos similares a los propuestos (quizás relacionados con la gravedad), y así tratar de resolver más adelante esta paradoja.

Fuente

Acerca de A. Arrieta

Físico egresado de la Universidad de Córdoba con sede en la Ciudad de Montería. Magister en Física de la Universidad Nacional de Colombia con sede en la ciudad de Medellín. Docente del Instituto Tecnológico Metropolitano (ITM) y docente adscrito a la Secretaría de Educación de Medellín. "Amarrar el conocimiento no te hace más sabio, en cambio compartirlo te hace más útil a la sociedad, trascender y no morir para siempre"
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