El concepto de este artista muestra los alrededores de un agujero negro, incluido su disco de acreción, su chorro y su campo magnético.
Crédito: ESO / L. Calçada
Los agujeros negros pueden tener una lujosa cabeza de "cabello" compuesta de partículas fantasmales de energía cero, dice una nueva hipótesis propuesta por Stephen Hawking y otros físicos.
El nuevo documento, que fue publicado en línea el 5 de enero en el diario preprint arXiv , propone que al menos parte de la información devorada por un agujero negro se almacena en estos pelos eléctricos.
Aún así, la nueva propuesta no prueba que se conserve toda la información que entra en un agujero negro.
"La pregunta del millón es si toda la información se almacena de esta manera, y no hemos hecho ninguna afirmación al respecto", dijo el autor del estudio Andrew Strominger, físico de la Universidad de Harvard en Massachusetts. "Parece poco probable que el tipo de cabello que describimos sea lo suficientemente rico como para almacenar toda la información".
Agujeros negros
Según la teoría de la relatividad general de Einstein, los agujeros negrosson objetos celestes extremadamente densos que deforman el espacio-tiempo tan fuertemente que ninguna luz o materia puede escapar de sus garras. Algunos agujeros negros primordiales se formaron poco después del Big Bang y pueden tener el tamaño de un solo átomo pero ser tan masivos como una montaña, según la NASA. Otros se forman cuando estrellas gigantescas colapsan sobre sí mismas, mientras que los agujeros negros supermasivos se encuentran en los corazones de casi todas las galaxias. [ 8 maneras en que puede ver la teoría de la relatividad de Einstein en la vida real ]
En la década de 1960, el físico John Wheeler y sus colegas propusieron que los agujeros negros "no tienen vello", una metáfora que significa que los agujeros negros carecían de todas las particularidades complicadas. En la formulación de Wheeler, todos los agujeros negros eran idénticos, excepto por su giro, momento angular y masa.
Luego, en la década de 1970, Stephen Hawking propuso la noción ahora llamada radiación de Hawking. En esta formulación, todos los agujeros negros "filtran" masa en forma de partículas cuánticas fantasmales que escapan con el tiempo. Eventualmente, la radiación de Hawking hace que los agujeros negros se evaporen por completo, dejando un vacío único y único. Los vacíos que dejan estos agujeros negros, de acuerdo con la teoría original, serían idénticos y, por lo tanto, incapaces de almacenar información sobre los objetos con los que se formaron, dijo Strominger.
Como la radiación de Hawking que se escapa de un agujero negro es completamente aleatoria, eso significaría que los agujeros negros perderán información con el tiempo, y no habría forma de saber mucho sobre los objetos celestes que formaban los agujeros negros. Sin embargo, esa noción crea una paradoja, porque en la escala más pequeña, las leyes de la física son completamente reversibles, lo quesignifica que la información que existía en el pasado debería ser teóricamente recuperable . En los últimos años, Hawking ha retrocedido en la noción de pérdida de información y admitió que los agujeros negros almacenan información después de todo .
Agujero negro "copos de nieve"
En los últimos años, Strominger ha estado desmantelando algunas de estas nociones. Primero, hizo la pregunta: ¿Qué sucede si agrega un fotón "suave" o una partícula de luz sin energía al vacío que queda después de que se evapora un agujero negro?
Aunque la mayoría de la gente nunca ha oído hablar de fotones blandos, las partículas son omnipresentes, dijo Strominger. (Otras partículas, llamadas gravitones blandos, son partículas cuánticas hipotéticas que transmiten la gravedad. Aunque nunca se han detectado, la mayoría de los físicos creen que estas partículas existen y también son increíblemente abundantes, dijo Strominger). [ Más allá de Higgs: 5 otras partículas que pueden acechar en el universo ]
"Cada colisión en el Gran Colisionador de Hadrones produce una cantidad infinita de fotones blandos y gravitones blandos", dijo Strominger. "Estamos nadando en ellos todo el tiempo".
Después de trabajar con las ecuaciones, junto con Hawking y Malcolm Perry, que son físicos en la Universidad de Cambridge en Inglaterra, descubrieron que el vacío del agujero negro tendría la misma energía pero un momento angular diferente después de la adición de un fotón blando. Eso significaba que el estado de vacío de un agujero negro evaporado es una especie de copo de nieve celestial, cuyas propiedades individuales dependen de su origen e historia.
"Lejos de ser un simple objeto de vainilla, es como un gran disco duro que puede almacenar esencialmente una cantidad infinita de información en forma de fotones y gravitones de energía cero", dijo Strominger a Live Science.
El nuevo trabajo es una extensión de un breve artículo publicado por Hawking en 2014, que sostenía que el horizonte de eventos , o el punto de no retorno antes de que un objeto sea tragado a un agujero negro para siempre, puede no ser un límite fijo. El nuevo artículo postula que los pelos de fotones blandos y gravitones marcan el horizonte de sucesos de los agujeros negros.
La paradoja de la información se encuentra
El problema es que esta información está "increíblemente revuelta", por lo que recuperarla de un agujero negro es similar a determinar qué arrojó alguien a una hoguera después de que se haya quemado, dijo Strominger. Esencialmente, el nuevo trabajo es el equivalente del agujero negro de usar humo y fuego para descubrir la identidad del objeto original que se quemó, agregó.
"No es la respuesta final al problema de la información , pero parece un paso en la dirección correcta", dijo Aidan Chatwin-Davies, un físico del Instituto de Tecnología de California, que no participó en el estudio.
Mientras que parte de la información en un agujero negro puede estar contenida en su halo peludo de fotones y gravitones blandos, no todo reside necesariamente allí, dijo.
"En todo caso, presenta algunas ideas nuevas para que pensemos cuáles podrían ser muy útiles para comprender los agujeros negros y cómo codifican la información", dijo Chatwin-Davies a Live Science.
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