Agujeros negros son algunos de los fenómenos más poderosos y fascinantes en nuestro Universo, pero debido a su tendencia a tragar cualquier cosa cercana, no es posible acercarse a ellos para un análisis detallado en este momento.
En cambio, los científicos han presentado una propuesta sobre cómo podríamos modelar estos objetos masivos y complejos en el laboratorio, utilizando hologramas.
Si bien los experimentos aún no se han llevado a cabo, los investigadores han presentado un marco teórico para un calabozo holograma que nos permitiría probar algunas de las propiedades más misteriosas y evasivas de agujeros negros – específicamente lo que sucede con las leyes de la física más allá de su horizonte de eventos.
Uno de los objetivos finales sería ayudarnos a conciliar las dos teorías de relatividad general
Un tema destacado es el hecho de que la mecánica cuántica no puede explicar la gravedad, pero se necesitan tanto la gravedad como la mecánica cuántica para explicar los agujeros negros. Específicamente, los agujeros negros emiten un fuerte tirón gravitacional. Pero para explicar exactamente lo que sucede más allá del horizonte de sucesos, los científicos necesitan usar una física cuántica muy extraña.
Es por esta razón, los físicos están buscando ansiosamente formas de fusionar los dos en una 'teoría de todo' potencial conocida como gravedad cuántica
"La imagen holográfica de un agujero negro simulado, si se observa en este experimento de mesa, puede servir como una entrada al mundo de la gravedad cuántica". dice el físico Koji Hashimoto, de la Universidad de Osaka en Japón.
La clave para la nueva idea de un holograma de agujero negro es teoria de las cuerdas: la idea de que las partículas elementales que forman el Universo, como los quarks y los leptones, están formadas por cuerdas unidimensionales que vibran a diferentes frecuencias.
Una versión de la teoría de cuerdas se conoce como dualidad holográfica, y básicamente sugiere que lo que suceda dentro de ese espacio de 'teoría de cuerdas' también se puede traducir a un 'espacio' más simple con menos dimensiones, como un límite de horizonte de eventos.
Esto se relaciona con una idea de que los agujeros negros son nada más que hologramas
Si este fuera el caso, resolvería parte (pero no toda) la tensión entre la relatividad general y la mecánica cuántica, porque significaría que todo lo que cae en un agujero negro en realidad no entra en ningún lugar, sino que permanece empaquetado en su circular superficie. No es necesario entrar en los desordenados detalles "más allá del horizonte de eventos".
Y ahí es donde entran los hologramas. Según los investigadores: una esfera bidimensional podría modelar un agujero negro tridimensional, con luz emitida en un punto y medida en otro para "ver" lo que está sucediendo.
Lo que te quedaría, suponiendo que se usen los materiales y las condiciones de laboratorio correctos, es un anillo de Einstein – la deformación de la luz que puede ocurrir alrededor de un agujero negro debido a su fuerte atracción gravitacional, como lo predice la teoría de la relatividad general. Esto se conoce como lentes gravitacionales.
Este anillo de luz deformado es en realidad lo que vimos cuando el primera foto de un agujero negro fue publicado. Como puede ver, las imágenes resultantes de los cálculos de esta nueva investigación, que se muestran en la parte superior de la página, se ven algo similares.
(Colaboración EHT)
Desafortunadamente, dado que este sigue siendo un marco teórico que requiere una configuración de laboratorio súper específica, todavía no podrá proyectar un agujero negro en la mesa de su cocina. Los investigadores ahora esperan encontrar material cuántico que les permita probar su teoría.
Sin embargo, si pudiéramos realizar el experimento, podría ayudar a los científicos a unir nuestras comprensiones a gran escala y en pequeña escala de cómo funciona el Universo.
"Esperamos que este proyecto muestre el camino hacia una mejor comprensión de cómo nuestro Universo realmente opera en un nivel fundamental". dice el físico Keiju Murata, de la Universidad de Nihon en Japón.
La investigación ha sido publicada en Cartas de revisión física.