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Físicos de la Universidad de Sussex han descubierto que los agujeros negros ejercen una presión sobre su entorno, en una primicia científica.
En 1974, Stephen Hawking hizo el descubrimiento fundamental de que los agujeros negros emiten radiación térmica. Antes de eso, se creía que los agujeros negros eran inertes, la fase final de una estrella pesada moribunda.
Los científicos de la Universidad de Sussex han demostrado que, en realidad, son sistemas termodinámicos aún más complejos, con una temperatura y una presión.
El descubrimiento fortuito fue realizado por el profesor Xavier Calmet y Folkert Kuipers, del Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Sussex, y se publica hoy en Physical Review D.
Calmet y Kuipers estaban perplejos por una cifra extra que se presentaba en las ecuaciones que estaban ejecutando sobre las correcciones gravitacionales cuánticas a la entropía de un agujero negro.
Durante una discusión sobre este curioso resultado el día de Navidad de 2020, se dieron cuenta de que lo que estaban viendo se comportaba como una presión. Tras realizar nuevos cálculos, confirmaron su emocionante hallazgo de que la gravedad cuántica puede dar lugar a una presión en los agujeros negros.
Xavier Calmet, catedrático de Física de la Universidad de Sussex, dijo: "Nuestro hallazgo de que los agujeros negros de Schwarzschild tienen una presión además de una temperatura es aún más emocionante dado que fue una sorpresa total. Estoy encantado de que la investigación que llevamos a cabo en la Universidad de Sussex sobre la gravedad cuántica haya contribuido a que la comunidad científica comprenda mejor la naturaleza de los agujeros negros".
"La histórica intuición de Hawking de que los agujeros negros no son negros, sino que tienen un espectro de radiación muy similar al de un cuerpo negro, hace de los agujeros negros un laboratorio ideal para investigar la interacción entre la mecánica cuántica, la gravedad y la termodinámica.
"Si se consideran los agujeros negros sólo dentro de la relatividad general, se puede demostrar que tienen una singularidad en sus centros donde las leyes de la física tal y como las conocemos deben romperse. Se espera que cuando la teoría cuántica de campos se incorpore a la relatividad general, podamos encontrar una nueva descripción de los agujeros negros.
"Nuestro trabajo es un paso en esta dirección, y aunque la presión ejercida por el agujero negro que estudiamos es diminuta, el hecho de que esté presente abre múltiples posibilidades nuevas, que abarcan el estudio de la astrofísica, la física de partículas y la física cuántica".
Folkert Kuipers, investigador de doctorado en la escuela de Ciencias Matemáticas y Físicas de la Universidad de Sussex, dijo: "Es emocionante trabajar en un descubrimiento que amplía nuestra comprensión de los agujeros negros, especialmente como estudiante de investigación".
El momento en que nos dimos cuenta de que el resultado misterioso de nuestras ecuaciones nos decía que el agujero negro que estábamos estudiando tenía una presión, tras meses de lucha, fue emocionante".
"Nuestro resultado es una consecuencia de la investigación de vanguardia que estamos llevando a cabo en física cuántica en la Universidad de Sussex y arroja una nueva luz sobre la naturaleza cuántica de los agujeros negros".
Fuentes, créditos y referencias:
Xavier Calmet et al, Quantum gravitational corrections to the entropy of a Schwarzschild black hole, Physical Review D (2021). DOI: 10.1103/PhysRevD.104.066012