Una nueva clase de agujero de gusano para resolver la paradoja del agujero negro


Los agujeros de gusano (túneles a través del espacio-tiempo que conectan agujeros negros) pueden ser una consecuencia de la extraña propiedad cuántica conocida como enlazamiento. La redefinición resolvería una paradoja que dice que serías ‘quemado’ en lugar de ‘aplastado’ si cayeras en un agujero negro.

Saber qué señal de peligro poner fuera de un agujero negro no es exactamente un problema cotidiano. Sin embargo, para los físicos teóricos revela una inconsistencia entre la mecánica cuántica y la relatividad general. La resolución de este enigma podría conducir a la buscada teoría cuántica de la gravedad.

La relatividad dice que si caes en un agujero negro, morirías como un espagueti; tu cuerpo sería estirado gradualmente por las fuerzas gravitatorias cada vez más fuertes. Pero el año pasado, cuando Joseph Polchinski de la Universidad de California en Santa Bárbara y sus colegas exploraron las implicaciones cuánticas de los agujeros negros, se encontraron con un problema. Los agujeros negros emiten fotones a través de algo que se conoce como radiación de Hawking, y estos están “enlazados” con el interior del agujero negro y también entre ellos. Esto rompe la regla de la mecánica cuántica que señala que las partículas no pueden estar enlazadas a dos cosas al mismo tiempo.

Para conservar la “monogamia” cuántica, Polchinski sugirió el año pasado que el enlazamiento agujero negro-fotón se rompe. Esto produce un muro de energía en el horizonte de sucesos del agujero negro que echa por tierra la relatividad debido a que cualquiera que caiga se quemaría en lugar de volverse espagueti. Bienvenido a la paradoja del muro de fuego (“firewall”) del agujero negro.

Abundan las posibles soluciones, pero ahora dos físicos, Juan Maldacena del Instituto de Estudio Avanzado en Princeton, y Leonard Susskind de la Universidad Stanford, California, han presentado una más audaz: una nueva clase de agujero de gusano en que el enlazamiento no necesita romperse.

Primero, los dos físicos demostraron que estos túneles en el espacio-tiempo, descritos generalmente por las matemáticas de la relatividad general, también surgen de la teoría cuántica, si dos agujeros negros están enlazados. Es como si el agujero de gusano fuere la manifestación física del enlazamiento.

Luego, extendieron su idea a un único agujero negro y su radiación de Hawking, resultando en una nueva clase de agujero de gusano. Fundamentalmente, sugieren que este agujero de gusano, que vincula un agujero negro y su radiación de Hawking, puede no ser un problema para la monogamia cuántica en la forma en que lo es el enlazamiento normal. Como resultado, el muro de fuego no necesita aparecer, conservando la relatividad.

Patrick Hayden de la Universidad McGill en Montreal, Canadá, dice que la idea de los agujeros de gusano de pares de agujeros negros enlazados es convincente, pero que se necesita más trabajo para el caso del agujero negro y un fotón. Polchinski, por su parte, es cautelosamente optimista: “Sin duda, introduce nuevas ideas. Pero hay mucho que aún tiene que ser llenado”.

Todavía hay espacio para muros de fuego en la nueva definición de agujero de gusano. Maldacena y Susskind también describen cómo un observador fuera del agujero negro podría manipular la radiación de Hawking, creando una onda de choque que viaje hacia el agujero de gusano y aparezca como un muro de fuego. Esto no contradice a la relatividad debido a que el muro de fuego es opcional, no intrínseco del agujero negro. Maldacena espera que el análisis de estas opciones les enseñe a los físicos acerca de la gravedad cuántica.

Fuente: New Scientist

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