Según Stephen Hawking, los agujeros negros no son tal y como los concebimos

27 de enero de 2014

Los agujeros negros no existen, al menos no tal y como los conocemos, según el célebre físico Stephen Hawking, lo que podría provocar una reconsideración de uno de los objetos espaciales más misteriosos.

Un nuevo estudio de Hawking también afirma que los agujeros negros no poseen «muros de fuego», cinturones de radiación destructiva que, según han propuesto algunos investigadores, podrían incinerar cualquier cosa que los atraviese, mientras que otros científicos los tachan de imposibles.

La teoría convencional respecto a los agujeros negros postula que su campo gravitatorio es tan fuerte que nada puede escapar de ellos, ni siquiera la luz, de ahí que se llamen agujeros negros. La frontera a partir de la cual supuestamente no hay posibilidad de retorno se denomina horizonte de sucesos.

Según esta noción, la información de algo que se aventure más allá del horizonte de sucesos de un agujero negro queda destruido. Por otra parte, la física cuántica, la mejor descripción hasta la fecha del comportamiento del universo a nivel subatómico, sugiere que la información no puede destruirse, lo que produce un conflicto fundamental en la teoría.

Sin horizontes de sucesos

Hawking propone una solución a la paradoja: los agujeros negros no tienen horizontes de sucesos, así que no destruyen información.

«La ausencia de horizontes de sucesos implica que no existen agujeros negros, en el sentido de sistemas de los que la luz no puede escapar», escribió Hawking en un estudio subido a Internet el 22 de enero. El estudio se basaba en una charla que impartió el pasado agosto en un taller en el Instituto Kavli de Física Teórica en Santa Bárbara, California.

En su lugar, Hawking propone que los agujeros negros poseen «horizontes aparentes» que solo atrapan temporalmente materia y energía que finalmente pueden resurgir en forma de radiación. Esta radiación que emiten posee toda la información original de aquello que cayó en el interior del agujero negro, aunque tiene una forma radicalmente diferente. Como la información que sale está mezclada, Hawking escribe que no existe forma práctica de reconstruir aquello que entró basándose en lo que sale. Esta mezcla se produce porque el horizonte aparente es de naturaleza caótica, algo similar a la meteorología terrestre.

No podemos reconstruir la forma de un objeto que haya caído en el interior de un agujero negro basándonos en la información que sale de este, según Hawking, al igual que «solo podemos predecir el tiempo con unos días de antelación».

Sin muros de fuego

El razonamiento de Hawking contra los horizontes de sucesos también parece eliminar los denominados «muros de fuego», zonas abrasadoras de radiación intensa que, según han sugerido algunos científicos recientemente (y generando polémica) podrían existir en los horizontes de sucesos o cerca de ellos.

Para entender el significado de esta revisión, ayuda saber que Hawking reveló hace décadas que los agujeros negros no son del todo «negros». En su lugar, emiten radiación más allá de sus horizontes de sucesos y la energía de sus campos gravitatorios provoca que aparezcan parejas de partículas en el vacío circundante.

Con el paso del tiempo, generar la denominada radiación de Hawking hace que los agujeros negros pierdan masa o que desaparezcan por completo.

Según esta teoría, los pares de partículas creados en torno a los agujeros negros deberían estar entrelazados entre sí. Esto significa que el comportamiento de las partículas de cada pareja está conectado, sin importar la distancia. Un miembro de cada pareja cae en el agujero negro, mientras que el otro escapa.

Pero análisis recientes sugieren que cada partícula que sale de un agujero negro también debe estar entrelazada con cada partícula que ya ha salido de este. Esto choca de frente con un principio probado de la física cuántica que sostiene que el entrelazamiento siempre es «monógamo», lo que significa que dos partículas, solo dos, están emparejadas desde el momento de su creación.

Como ninguna partícula puede tener dos tipos de entrelazamiento al mismo tiempo —uno que la empareje con otra partícula en el momento de su origen y otro que la empareje con todas las demás partículas que salgan del agujero negro—, uno de esos entrelazamientos, en teoría, debe deshacerse, liberando grandes cantidades de energía y generando un muro de fuego.

Los muros de fuego obedecen a la física cuántica, lo que resolvería el acertijo que suponen los agujeros negros en lo que a entrelazamiento se refiere. Pero plantean otro problema, ya que contradicen el «principio de equivalencia» de Einstein, que implica que cruzar el horizonte de sucesos de un agujero negro debería ser un fenómeno anodino. Un hipotético astronauta que atraviese el horizonte de sucesos ni siquiera se daría cuenta del tránsito. Sin embargo, de existir un muro de fuego, el astronauta sería incinerado al instante. Como esto vulnera el principio de Einstein, Hawking y otros expertos han trabajado para probar la imposibilidad de los muros de fuego.

«Suena casi como si remplazara el muro de fuego con un muro de caos», afirma Joe Polchinski, físico del Instituto Kavli que no participó en el estudio de Hawking.

Cuestiones pendientes

Aunque el físico cuántico Seth Lloyd, del Instituto Tecnológico de Massachusetts, cree que la idea de Hawking es una buena forma de evitar los muros de fuego, afirmó que en realidad no aborda los problemas que plantean los muros de fuego.

«Yo haría una advertencia respecto a creer que Hawking ha ideado una nueva solución drástica que responde a todas las preguntas sobre los agujeros negros», afirmó el físico teórico Sean Caroll, del Instituto Tecnológico de California, que no participó en el estudio. «Estos problemas distan mucho de estar resueltos».

El físico teórico Leonard Susskind, de la Universidad de Stanford en California, que tampoco participó en la investigación de Hawking, sugiere que podría existir otra solución a los enigmas que plantean los agujeros negros. Por ejemplo, la investigación de Susskind y su colega Juan Maldacena sugiere que el entrelazamiento podría estar vinculado a los agujeros de gusano: atajos que, en teoría, conectan puntos distantes en el espacio y el tiempo. Esta línea de pensamiento podría servir de base para investigaciones que resolverían la controversia respecto al muro de fuego, según Susskind.

El físico teórico Don Page, de la Universidad de Alberta en Edmonton, Canadá, señaló que no habrá forma de encontrar pruebas que apoyen la idea de Hawking en el futuro inmediato. Los astrónomos no podrán detectar ninguna diferencia en el comportamiento de los agujeros negros a partir de lo que ya han observado.

Sin embargo, la nueva propuesta de Hawking «podría llevar a una teoría más completa respecto a la gravedad cuántica que hace otras predicciones que son demostrables», afirmó Page.

Carroll planea estar atento a Hawking en los próximos días: «Es muy posible que Hawking tenga un argumento mucho mejor que todavía no ha puesto sobre el papel».