¿Qué sucede con la información después de que ha pasado más allá del horizonte de eventos de un agujero negro? Ha habido sugerencias de que la geometría de los agujeros de gusano podría ayudarnos a resolver este molesto problema, pero las matemáticas han sido complicadas, por decir lo menos.
En un nuevo artículo, un equipo internacional de físicos encontró una solución para comprender mejor cómo un agujero negro que colapsa puede evitar romper las leyes fundamentales de la física cuántica (más sobre eso en un momento).
Aunque es muy teórico, el trabajo sugiere que es probable que nos falten cosas en la búsqueda para resolver la relatividad general con la mecánica cuántica.
“Descubrimos 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”. dice el físico Kanato Goto
“La entropía calculada usando esta nueva geometría da un resultado completamente diferente”.
La paradoja de la información del agujero negro es una de las tensiones no resueltas entre la teoría de la re latividad general de Einstein y la mecánica cuántica.
Según la relatividad general, el horizonte de sucesos de un agujero negro es un punto de no retorno. Todo lo que pasa más allá de ese punto crítico es absorbido inexorablemente por el pozo de gravedad del agujero negro, y ninguna velocidad en el Universo, ni siquiera la de la luz en el vacío, es suficiente para la velocidad de escape. Se ha ido, eso es todo. Kaput. Irreparable.
Luego llegó Stephen Hawking en la década de 1970, sugiriendo que, cuando se toma en consideración la mecánica cuántica, los agujeros negros podrían emitir radiación después de todo.
Esto, según la teoría, ocurre como resultado de la interferencia del agujero negro con las propiedades ondulatorias de las partículas circundantes, lo que hace que “brille” con una temperatura que se vuelve más caliente a medida que el agujero negro se hace más pequeño.
Eventualmente, este brillo debería hacer que un agujero negro se reduzca a nada.
“Esto se llama evaporación del agujero negro porque el agujero negro se encoge, como una gota de agua que se evapora”. Ir a explica.
Dado que el ‘resplandor’ no se parece a lo que entró en el agujero negro en primer lugar, parecería que todo lo que entró en el agujero negro evaporado se ha ido para siempre. 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.
Goto y su equipo querían explorar matemáticamente esta idea calculando el entropía de la radiación de Hawking alrededor de un agujero negro. Esa es la medida del desorden en un sistema y puede usarse para diagnosticar la pérdida de información en la radiación de Hawking.
De acuerdo a un papel de 1993 del físico Don Page, si el desorden se invierte y la entropía cae a cero cuando desaparece un agujero negro, se debe evitar la paradoja de la información faltante. Desafortunadamente, no hay nada en la mecánica cuántica que permita que ocurra esta inversión.
Introduzca el agujero de gusano, o al menos una réplica matemática de uno bajo modelos muy específicos del Universo. Esta es una conexión entre dos regiones de una hoja curva de espacio-tiempo, un poco como un puente sobre un barranco.
Pensarlo de esta manera junto con los agujeros negros nos da una forma diferente de calcular la entropía de la radiación de Hawking, dice Goto.
“Un agujero de gusano conecta el interior del agujero negro y la radiación exterior, como un puente”. el explica.
Cuando el equipo realizó sus cálculos utilizando el modelo de agujero de gusano, sus resultados coincidieron con la curva de entropía de Page. Esto sugiere que la información aspirada más allá del horizonte de eventos de un agujero negro podría no perderse para siempre después de todo.
Pero, por supuesto, todavía quedan algunas preguntas. Hasta que no se respondan, no podemos dar por resuelta definitivamente la paradoja de la información del agujero negro.
“Todavía no conocemos el mecanismo básico de cómo la radiación se lleva la información”. ir a dice. “Necesitamos una teoría de la gravedad cuántica”.
La investigación ha sido publicada en el Revista de física de alta energía.