La ciencia lleva tiempo investigando qué sucede con la información luego de que un agujero negro desaparece del espacio. En un nuevo estudio, un equipo internacional de físicos encontró una solución para comprender, a través de los agujeros de gusano, cómo colapsan los agujeros negros.
A pesar de que el estudio es muy teórico, lo que intenta explicar es que ese colapso puede evitar romper las leyes fundamentales de la física cuántica. Sin embargo, los científicos creen que aún faltan cosas por encontrar para poder explicar en detalle la relatividad general con la mecánica cuántica.
¿Qué une a los agujeros negros con los agujeros de gusano?
El equipo de físicos descubrió una nueva geometría del espacio-tiempo con una estructura similar a un agujero de gusano que se había pasado por alto en los cálculos convencionales. Esta nueva estructura es indispensable para comprender la paradoja de la información en los agujeros negros.
La paradoja es una de las cuestiones no resueltas por la teoría de la relatividad de Einstein y la mecánica cuántica. Según pudieron comprobar los científicos en esta nueva investigación, el cálculo de la entropía usando esta nueva geometría da un resultado completamente diferente. Eso es algo que no esperaban.
Según la teoría de la relatividad general, el horizonte de sucesos de un agujero negro es un punto de no retorno. Todo lo que pasa más allá se absorbe gracias a la gravedad de los agujeros negros.
Stephen Hawking propuso en la década de 1970 que los agujeros negros podrían emitir radiación. En este punto habría que tener en consideración a la mecánica cuántica.
La teoría de Hawking sugiere que el brillo de los agujeros negros se debe a la interferencia de estos con las propiedades ondulatorias de las partículas circundantes. En este contexto, la temperatura se vuelve más y más caliente a medida que el agujero negro se vuelve más pequeño. Este brillo encuentra su punto álgido cuando el agujero se reduce a nada.
Explican los científicos que a esto se le llama evaporación del agujero negro porque este se encoge tanto como una gota de agua que se evapora.
¿A dónde va la información?
El brillo parece haberse esfumado con el agujero negro pero, según la mecánica cuántica, la información no puede simplemente desaparecer del Universo. Muchos físicos han explorado la posibilidad de que, de alguna manera, esa información esté codificada en radiación de Hawking .
Los investigadores necesitaban explorar esta idea valiéndose de las matemáticas para calcular la entropía de la radiación de Hawking alrededor de un agujero negro. Estos cálculos pueden usarse para diagnosticar la pérdida de información en la radiación de Hawking.
Estudios previos han intentado explicar la paradoja de la información faltante por medio de la mecánica cuántica. Sin embargo, no encontraron nada que permita explicar este suceso.
Este nuevo estudio necesitó de un agujero de gusano para comprender lo que sucede con los agujeros negros. Para ello, los físicos recurrieron a la entropía de la radiación de Hawking.
Explican los científicos que un agujero de gusano conecta el interior del agujero negro y la radiación del exterior, como un puente. Cuando el equipo pudo realizar sus cálculos guiándose por el modelo de agujeros de gusano, comprendieron que la información dentro de un agujero negro no se pierde.
Sin embargo, no está todo dicho y aún quedan algunas preguntas en el tintero. Esto impide a los científicos dar como resuelta la paradoja de la información del agujero negro.
Referencias:
Replica wormholes for an evaporating 2D black hole: https://link.springer.com/article/10.1007/JHEP04(2021)289
Wormholes Could Help Solve an Infamous Black Hole Paradox, Says Fun New Paper: https://www.sciencealert.com/wormholes-could-help-resolve-the-annoying-black-hole-information-paradox