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1 de Abril de 2015
Física

Agujeros negros y muros de fuego

¿Incineran los agujeros negros a quien intenta penetrar en ellos? Una nueva propuesta obliga a repensar la relatividad general y la mecánica cuántica asociada a estos objetos.

KENN BROWN, MONDOLITHIC STUDIOS

En síntesis

En los años setenta, Stephen Hawking descubrió que los agujeros negros radian partículas, por lo que acabarían «evaporándose». Ello implicaba que destruirían la información, algo prohibido por la mecánica cuántica.

Algunas ideas procedentes de la teoría de cuerdas parecían apuntar a una resolución del problema. Según ellas, el proceso de evaporación de un agujero negro respetaría las leyes cuánticas y no eliminaría la información.

El autor y sus colaboradores han argumentado que, para preservar la información, un agujero negro debe estar rodeado por un «muro» de partículas de alta energía. La idea socava una de las predicciones básicas de la relatividad general.

Caer en un agujero negro nunca fue divertido. Tan pronto como los físicos dedujeron la existencia de estos objetos, se percataron de que acercarse demasiado a uno de ellos supondría una muerte segura. Sin embargo, hasta hace muy poco creíamos que un astronauta no sentiría nada especial al cruzar el horizonte de sucesos, la frontera más allá de la cual resulta imposible regresar. Según la teoría de la relatividad general de Einstein, el horizonte no se encuentra marcado por ninguna señal particular. Las malas noticias solo llegan después: quienquiera que lo atraviese únicamente podrá caer, caer y caer hacia una profunda oscuridad.

Hace tres años, en colaboración con Donald Marolf y los entonces estudiantes de posgrado Ahmed Almheiri y James Sully, por aquella época todos en la Universidad de California en Santa Bárbara (hoy a los cuatro se nos conoce por las siglas AMPS), nos propusimos reconsiderar esa imagen a la luz de algunas ideas recientes sobre las propiedades cuánticas de los agujeros negros. Al hacerlo, llegamos a la conclusión de que el astronauta viviría una experiencia muy distinta de la predicha por Einstein. En lugar de deslizarse suavemente hacia el interior, al llegar al horizonte se toparía con un «muro de fuego» (firewall): partículas de alta energía que lo aniquilarían al instante. Ese muro podría incluso señalar el fin del espacio.

Llegamos a ese resultado al emplear ciertas ideas procedentes de la teoría de cuerdas para analizar con detalle una paradoja planteada hace casi cuarenta años por Stephen Hawking. En los años setenta, el físico de Cambridge identificó un profundo conflicto entre las predicciones de la relatividad general y las de la mecánica cuántica en presencia de estos objetos. Según él, o bien la teoría cuántica era errónea, o bien lo era la descripción einsteiniana del espaciotiempo. La batalla sobre qué punto de vista resulta correcto se ha perpetuado desde entonces.

Tal y como ocurrió con la idea de Hawking, nuestros muros de fuego han desatado una tormenta de incredulidad sin que nadie haya ofrecido una alternativa satisfactoria. Si aceptamos la mecánica cuántica, la consecuencia son los muros de fuego. Sin embargo, su existencia plantea nuevos rompecabezas teóricos. Parece que los físicos hemos de abandonar alguna de nuestras teorías más queridas, pero no podemos ponernos de acuerdo en cuál. Con todo, esperamos que de esta confusión emerja una imagen más completa de la mecánica cuántica y de la relatividad general y, en última instancia, una vía para resolver las aparentes contradicciones entre ellas.

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