Agujeros negros, agujeros de gusano y entrelazamiento

La paradoja de la información puede quedar resuelta si los interiores de distintos agujeros negros están conectados por agujeros de gusano.

[HARRY CAMPBELL]

En síntesis

Los agujeros negros emiten radiación y se evaporan, un proceso donde parece perderse la información sobre lo que cayó en el agujero. Pero las leyes cuánticas no permiten destruir la información.

Esa paradoja podría resolverse si los interiores de dos agujeros negros distintos estuvieran conectados por agujeros de gusano, hipotéticos túneles entre regiones alejadas del espaciotiempo.

Los agujeros de gusano permitirían intercambiar las regiones interiores o «islas» de los dos agujeros negros. De este modo, la información contenida en una isla podría escapar al exterior.

La física teórica lleva en crisis desde 1974, cuando Stephen Hawking argumentó que los agujeros negros destruyen la información. Lo que mostró Hawking es que un agujero negro puede evaporarse, convirtiéndose poco a poco, junto a todo lo que contiene, en una anodina nube de radiación. En este proceso parece perderse la información acerca de lo que cayó en el agujero negro, lo cual violaría un principio fundamental de la física.

El problema lleva abierto más de 45 años, pero las piezas del rompecabezas comenzaron a encajar en 2019, gracias a algunos estudios en los que participé. La solución se basa en una nueva compresión del espaciotiempo y de cómo puede reconectarse a través del entrelazamiento cuántico. Eso conduce a la idea de que una parte del interior del agujero negro, la llamada «isla», en verdad se encuentra fuera.

Para entender cómo hemos llegado a esas nuevas ideas, debemos empezar hablando del carác­ter inexorable de los agujeros negros.

Una avenida de sentido único

Nada parece más inútil que intentar escapar de un agujero negro. De hecho, tal imposibilidad es lo que define a esos objetos. Los agujeros negros se forman cuando hay tanta materia concentrada en una región tan pequeña que el espaciotiempo se derrumba sobre sí mismo en un violento ciclo de compresiones y estiramientos que traen consigo más compresiones y estiramientos. Esas «fuerzas de marea» se hacen infinitas en un tiempo finito y marcan el abrupto fin de toda una región del espaciotiempo en la llamada singularidad del agujero negro, un punto donde el tiempo se detiene y el espacio deja de tener sentido.

En la región donde se produce el colapso, exis­te una superficie que separa la zona desde la que aún es posible escapar y el punto de no retorno. Se trata del horizonte de sucesos, el último lugar desde el que un rayo de luz podría evitar acabar en la singularidad. Nada que atraviese el horizon­te podrá escapar, a no ser que viaje más rápido que la luz (un imposible físico): permanecerá de manera irremediable en el interior del agujero.

El carácter unidireccional de esa frontera no supone un problema en sí mismo: de hecho, es una predicción sólida de la relatividad general. Las dificultades comienzan cuando esta teoría interactúa con el extraño mundo de la mecánica cuántica.

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