¿Paradoja Resuelta? Cómo La Información Puede Escapar De Un Agujero Negro

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Dentro de los agujeros negros habitan restos cuánticos de las estrellas de las que se formaron, dice un grupo de científicos, quienes también predicen que estas estrellas pueden emerger más tarde una vez que el agujero negro se evapore.

Cada agujero negro oculta un secreto: los restos cuánticos de la estrella a partir de la cual se formó, según un grupo de científicos, que también predicen que estas estrellas pueden emerger una vez que se evapore el agujero negro.

Los investigadores llaman a estos objetos "estrellas de Planck" y creen que podrían resolver una pregunta muy importante en la física moderna: la paradoja de la información, o la pregunta de qué sucede con la información contenida en la materia que cae en un agujero negro.

La idea también podría finalmente reconciliar la mecánica cuántica y la teoría de la relatividad general de Albert Einstein que describe la gravedad, mostrando así cómo una teoría de la gravedad cuántica podría resolver enigmas de larga data en el mundo de la física. [Los agujeros negros más extraños en el universo]

Espacio y tiempo de combeo

Los agujeros negros son regiones del espacio tan increíblemente densas que nada, ni siquiera la luz, puede escapar de ellos. Se cree que la mayoría se forma al final de la vida de una gran estrella, cuando su presión interna es insuficiente para resistir su propia gravedad y la estrella se derrumba bajo su propio peso.

La mayoría de los científicos creen que, dado que no hay nada que detenga este colapso, eventualmente se formará una singularidad, una región donde se alcanzan densidades infinitas y la relatividad general de Einstein deja de ser predictiva.

Pero esta "teoría de la singularidad" tiene fallas. Dado que las leyes de la física ya no se aplican en una región de densidad infinita, nadie sabe qué podría suceder dentro de un agujero negro.

Stephen Hawking sugirió a principios de la década de 1970 que los agujeros negros pueden evaporarse y desaparecer lentamente. Pero en este caso, ¿qué sucede con la información que describe un objeto que cae en un agujero negro? Según la relatividad general, la información no puede simplemente desaparecer; Dentro de un agujero negro, sin embargo, la información aparentemente lo hace. Esta "paradoja de la información" ha desconcertado a los investigadores durante décadas.

Carlo Rovelli, de la Universidad de Marsella, en Francia, y Francesca Vidotto, de la Universidad de Radboud, en los Países Bajos, han intentado responder a esta pregunta explorando la idea de que el universo, que se supone que comenzó con el Big Bang, realmente surgió, debido a la gravedad gravitacional. Efectos - de un "gran rebote", después de una fase de contratación anterior.

"Los efectos gravitatorios cuánticos producen una fuerza repulsiva efectiva, de modo que la materia no se hubiera colapsado en una singularidad, sino que hubiera alcanzado un estado máximo de compactación", dijo Vidotto.

De esta manera, el universo "rebotaría" cuando la densidad de energía de la materia alcanzara la escala de Planck, el tamaño más pequeño posible en física, causando que el universo se expanda nuevamente, y luego posiblemente colapse de nuevo, y así sucesivamente, adelante y atrás. [Alternativas a la teoría del Big Bang (infografía)]

Ahora se ha propuesto una idea similar para el destino del colapso de una estrella moribunda. Los investigadores afirman que los efectos cuánticos, similares a los que impiden que un electrón caiga en el núcleo de un átomo, detendrían el colapso de una estrella antes de que pudiera. Reducir a un solo punto, o singularidad. La estrella se convertiría en un objeto súper compacto, se recuperaría durante el proceso de evaporación del agujero negro y finalmente explotaría. Eventualmente, todo lo que hubiera caído en el agujero negro sería liberado.

Los agujeros negros son regiones extrañas donde la gravedad es lo suficientemente fuerte como para doblar la luz, deformar el espacio y distorsionar el tiempo.

Los agujeros negros son regiones extrañas donde la gravedad es lo suficientemente fuerte como para doblar la luz, deformar el espacio y distorsionar el tiempo.

Crédito: Karl Tate, colaborador de SPACE.com

Ráfagas de rayos gamma

Los investigadores dicen que, a medida que el agujero negro se evapora y se encoge, su límite se encontrará en algún punto con el de la estrella de Planck a medida que se expande después del rebote. Cuando eso sucede, ya no hay un horizonte de agujero negro, y toda la información atrapada dentro del agujero negro puede escapar.

En este caso, la paradoja de la información se resolvería; la información simplemente sería reemitida en el universo.

"El agujero negro tiene un remanente enorme, una estrella de Planck, y esto nos permite comprender la evaporación de los agujeros negros, su etapa final de la vida, sin paradojas. Las paradojas no son parte de la naturaleza; son el signo de algún conocimiento incompleto, "Vidotto dijo.

Rovelli está de acuerdo: "La información nunca está demasiado concentrada, y puede escapar con la explosión de la estrella". Estimó que esta publicación de información generaría radiación con una longitud de onda de aproximadamente 10 ^ -14 cm, la longitud de onda de los rayos gamma.

"Ahora vislumbramos una posibilidad tentadora: si, en los agujeros negros, la materia colapsa y luego rebota, la expansión puede ser un evento muy dramático, una gran explosión", dijo Vidotto.

Y posiblemente, añaden los científicos, los astrónomos ya han observado a las estrellas de Planck liberando la información al espacio, en forma de eventos extremadamente brillantes llamados estallidos de rayos gamma.

No 'fin de la física'

Finalmente, si se confirma la teoría, podría ser una prueba sólida de que existe la gravedad cuántica, dijo Aurelien Barrau, de la Universidad Joseph Fourier en Grenoble, Francia, quien no participó en el estudio.

"El documento muestra que podría haber consecuencias experimentales de la gravedad cuántica", dijo. "Esto sería fascinante".

El siguiente paso sería obtener una descripción más precisa del proceso gravitacional cuántico que debería conducir al "gran rebote", posiblemente con la ayuda de una simulación por computadora precisa de un colapso realista, dijo Stefano Liberati, físico de SISSA (Internacional Escuela de Estudios Avanzados, Trieste, Italia), que tampoco participaron en la investigación.

"Si la idea [se confirma] con cálculos más detallados, será una prueba más de que lo que llamamos singularidades en la relatividad general son situaciones en las que nuestra teoría actual carece de previsibilidad, pero se resuelven con éxito por gravedad cuántica", dijo. "En ese momento, el Big Bang o el centro de los agujeros negros no sería 'el final de la física', sino simplemente otra puerta que revelar, lo que nos llevará a un salto cuántico en la comprensión de la naturaleza de nuestro universo".

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