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| Un análisis matemático ayuda a esclarecer el enigma de cómo se escapa la información de un agujero negro. |
Un equipo internacional de físicos de RIKEN, la Universidad de Cornell y la Universidad de California en Santa Bárbara ha utilizado una nueva geometría del espacio-tiempo con una estructura similar a la de un agujero de gusano para demostrar que la información no se pierde necesariamente de forma irremediable al evaporarse los agujeros negros.
La teoría de la relatividad general de Einstein predecía que, una vez que un objeto cae dentro del horizonte de sucesos de un agujero negro, acaba en el centro del agujero negro, llamado singularidad, donde queda completamente aplastado.
En los años 70, Stephen Hawking calculó que los agujeros negros debían emitir radiación si se tenía en cuenta la mecánica cuántica.
"Esto se llama evaporación del agujero negro porque el agujero negro se encoge, al igual que una gota de agua que se evapora", dijo el Dr. Kanato Goto, investigador del RIKEN Interdisciplinary Theoretical and Mathematical Sciences y del Departamento de Física de la Universidad de Cornell.
Esto, sin embargo, condujo a una paradoja. Al final, el agujero negro se evaporará por completo, y también lo hará cualquier información sobre su contenido tragado.
Pero esto contradice un dictamen fundamental de la física cuántica: que la información no puede desaparecer del Universo.
"Esto sugiere que la relatividad general y la mecánica cuántica, tal y como están actualmente, son incompatibles entre sí. Tenemos que encontrar un marco unificado para la gravedad cuántica", dijo el Dr. Goto.
"Muchos físicos sospechan que la información que se escapa está codificada de algún modo en la radiación".
"Para investigar, calculan la entropía de la radiación, que mide cuánta información se pierde desde la perspectiva de alguien que está fuera del agujero negro".
"En 1993, el físico Don Page calculó que si no se pierde información, la entropía crecerá inicialmente, pero caerá a cero cuando el agujero negro desaparezca".
"Cuando los físicos simplemente combinan la mecánica cuántica con la descripción estándar de un agujero negro en la relatividad general, Page parece estar equivocado: la entropía crece continuamente a medida que el agujero negro se encoge, lo que indica que se pierde información."
Pero recientemente, los físicos han explorado cómo los agujeros negros imitan a los agujeros de gusano, proporcionando una vía de escape para la información.
"No se trata de un agujero de gusano en el mundo real, sino de una forma de calcular matemáticamente la entropía de la radiación", explica el Dr. Goto.
"Un agujero de gusano conecta el interior del agujero negro y la radiación del exterior, como un puente".
Cuando el Dr. Goto y sus colegas realizaron un análisis detallado combinando tanto la descripción estándar como la imagen del agujero de gusano, su resultado coincidió con la predicción de Page, lo que sugiere que los físicos tienen razón al sospechar que la información se conserva incluso después de la desaparición del agujero negro.
"Descubrimos una nueva geometría del espacio-tiempo con una estructura similar a la de un agujero de gusano que se había pasado por alto en los cálculos convencionales", dijo el Dr. Goto.
"La entropía calculada utilizando esta nueva geometría da un resultado completamente diferente".
"Pero esto plantea nuevos interrogantes. Todavía no conocemos el mecanismo básico de cómo la información es transportada por la radiación. Necesitamos una teoría de la gravedad cuántica".
Fuentes, créditos y referencias:
Kanato Goto et al, Replica wormholes for an evaporating 2D black hole, Journal of High Energy Physics (2021). DOI: 10.1007/JHEP04(2021)289