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| Resolviendo el debate de los agujeros negros "bola de pelusa o agujero de gusano". |
El estudio intenta poner fin al debate sobre la famosa paradoja de la información de Stephen Hawking, el problema creado por la conclusión de Hawking de que cualquier dato que entre en un agujero negro no puede salir nunca. Esta conclusión concordaba con las leyes de la termodinámica, pero se oponía a las leyes fundamentales de la mecánica cuántica.
"Lo que descubrimos a partir de la teoría de cuerdas es que toda la masa de un agujero negro no es succionada hacia el centro", dijo Samir Mathur, autor principal del estudio y profesor de física en la Universidad Estatal de Ohio. "El agujero negro trata de apretar las cosas hasta un punto, pero entonces las partículas se estiran en estas cuerdas, y las cuerdas empiezan a estirarse y expandirse y se convierte en esta bola de pelusa que se expande para llenar la totalidad del agujero negro".
El estudio, publicado el 28 de diciembre en la revista Turkish Journal of Physics, descubrió que la teoría de cuerdas tiene casi con toda seguridad la respuesta a la paradoja de Hawking, como habían creído originalmente los autores del artículo. Los físicos probaron teoremas para demostrar que la teoría de las cuerdas sigue siendo la solución más probable para la paradoja de la información de Hawking. Los investigadores también han publicado un ensayo que muestra cómo este trabajo puede resolver antiguos enigmas de la cosmología; el ensayo apareció en diciembre en la revista International Journal of Modern Physics D.
Mathur publicó un estudio en 2004 en el que teorizaba que los agujeros negros eran similares a bolas de hilo muy grandes y desordenadas, "bolas de pelusa" que se hacen más grandes y desordenadas a medida que se absorben nuevos objetos.
"Cuanto más grande es el agujero negro, más energía entra, y más grande se vuelve la bola de pelusa", dijo Mathur. El estudio de 2004 descubrió que la teoría de las cuerdas, la teoría física que sostiene que todas las partículas del universo están hechas de diminutas cuerdas que vibran, podría ser la solución a la paradoja de Hawking. Con esta estructura de bolas de pelusa, el agujero irradia como cualquier cuerpo normal, y no hay ningún enigma.
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| Crédito: The Ohio State University |
Tras el estudio de Mathur de 2004 y otros trabajos similares, "mucha gente pensó que el problema estaba resuelto", dijo. "Pero, de hecho, un sector de la propia comunidad de la teoría de cuerdas pensó en buscar una solución diferente a la paradoja de la información de Hawking. Les molestaba que, en términos físicos, toda la estructura del agujero negro hubiera cambiado".
Los estudios de los últimos años intentaron reconciliar las conclusiones de Hawking con la antigua imagen del agujero, en la que se puede pensar que el agujero negro es "un espacio vacío con toda su masa en el centro". Una teoría, el paradigma de los agujeros de gusano, sugería que los agujeros negros podrían ser un extremo de un puente en el continuo espacio-tiempo, lo que significa que cualquier cosa que entrara en un agujero negro podría aparecer en el otro extremo del puente -el otro extremo del agujero de gusano- en un lugar diferente en el espacio y el tiempo.
Sin embargo, para que la imagen del agujero de gusano funcione, una parte de la radiación de baja energía tendría que escapar del agujero negro por sus bordes.
Este estudio reciente ha demostrado un teorema -el "teorema de las pequeñas correcciones efectivas"- para demostrar que si eso ocurriera, los agujeros negros no parecerían irradiar de la forma en que lo hacen.
Los investigadores también examinaron las propiedades físicas de los agujeros negros, incluido el cambio de topología en la gravedad cuántica, para determinar si el paradigma del agujero de gusano funcionaría.
"En cada una de las versiones que se han propuesto para el enfoque de los agujeros de gusano, encontramos que la física no era consistente", dijo Mathur. "El paradigma del agujero de gusano trata de argumentar que, de alguna manera, se puede seguir pensando que el agujero negro está efectivamente vacío con toda la masa en el centro. Y los teoremas que demostramos muestran que esa imagen del agujero no es una posibilidad".
Fuentes, créditos y referencias:
Samir D. Mathur, The elastic vacuum, International Journal of Modern Physics D (2021). DOI: 10.1142/S0218271821410017