No fueran agujeros después de todo?
Original por
Elena E. Giorgi
Scientist. Writer. Photographer.
02/24/2017
El concepto de un “agujero negro” — un cuerpo celestial tan denso y masivo que ni siquiera la luz puede escapar de su campo gravitatorio — se remonta al siglo XVIII, con el trabajo teórico de Pierre-Simon Laplace y John Michell. Pero no fue si no a principios del siglo XX cuando esos objetos misteriosos y obscuros fueron descritos por primera vez por el físico alemán Karl Schwarzschild. El trabajo de Schwarzschild predijo la existencia de una distancia finita alrededor de un agujero negro (llamada el “horizonte de eventos”) desde la cual la luz no puede escapar.
Emil Mottola, un físico en la División Teórica del Laboratorio Nacional de Los Álamos, se carcajeó cuando explicaba la historia que hay detrás de los agujeros negros. “Han capturado los agujeros negros la imaginación popular si ellos no se hubieran conocido como la solución de Schwarzschild?” Mottola tiene una broma acerca de este punto. El nombre “agujero negro” fue acuñado por el físico americano John Wheeler en la década de los 1960, cuando esos objetos llegaron a ser el tema de estudio y entraron por primera vez en el vocabulario popular.
“Y entonces a propósito, Stephen Hawking hizo a los agujeros negros muy populares con su propia investigación y teoría acerca de la radiación de un agujero negro,” Mottola añadió. “Hasta el día de hoy,” el explica, “los agujeros han llegado a ser con mucho unos de los más entes poco entendidos, y la ciencia ficción podría haber tomado control sobre los hechos científicos. No podemos responder muchos de los más importantes interrogantes sin conocer los estados internos de un agujero negro, pero ninguno ha estado dentro de un agujero negro, de modo que nadie sabe que hay adentro.”
Una característica frustrante de un agujero negro es la así llamada “paradoja de la información.” En 1974, Stephen Hawking teorizó que los agujeros negros emiten pequeñas cantidades de radiación (llamada radiación Hawking). Sin embargo, si esto es cierto, los agujeros negros deberían eventualmente evaporado debido a la perdida de masa, dejando sin oportunidad— no incluso en principio — recuperar la información que fue encerrada en él. Esta pregunta por si sola ha generado cientos de documentos de investigación que produjeron soluciones no completamente satisfactorias.
En 2001, Mottola y su colega Pawel O. Mazur propuso una alternativa a la teoría de Hawking sobre los agujeros negros que elimina la paradoja. “Piense en un agujero negro como si tuviera una superficie física,” dijo Mottola. El imagina esta superficie es similar a una burbuja de jabón y que fluctua en el espacio.
“Nuestra idea es que los efectos cuánticos constituirán de manera correcta un horizonte de eventos (la superficie de la burbuja), llevándonos a una transición de fase. Esto a su vez crea una repulsión gravitacional dentro de la “burbuja” que previene que la superficie colapse. Esta fuerza repulsiva es la misma ‘energía obscura’ la fuerza que se cree causa la expansión del Universo. Nosotros llamamos a esos objetos Estrellas Gravitacionalmente Condensadas o ‘Gravestrellas’ -Gravitational Condensate Stars or ‘Gravastars’- objetos celestiales que podrían ser compactos, fríos y obscuros, y así lucir para los astrofísicos exactamente como los ‘agujeros negros’ aunque ellos no sean ‘agujeros’ después de todo. Nuestra hipótesis es no contradigas la conservación de la información debido a no hay un infinito desmenuzamiento del espacio y el tiempo dentro de una Gravestrella, y así la información nunca es destruida.”
De acuerdo a Mottola, las ecuaciones matemáticas de Hawking usadas para describir la temperatura de un agujero negro están en realidad describiendo una tensión superficial de una Gravestrella. “Si asumimos que los agujeros negros tienen una temperatura, entonces ellos necesitan tener una enorme entropía también, pero no podemos explicar facilmente esa enorme entropía del agujero negro. En nuestra teoría, los agujeros negros no tienen temperatura, ellos tienen tensión superficial, como las burbujas de jabón. En 2015 mostramos que esta posibilidad de una superficie y tensión superficial era ya inherente en la formulación original de Schwarzschild en 1916, y que esta era tan consistente tanto con la Relatividad General de Einstein como con la Mecánica Cuántica,”
Cuando finalmente miro en mis anotaciones, yo miro al Dr, Mottola y le hago una última pregunta: “Hay alguna forma de saber quien está en lo correcto, usted o Stephen Hawking?”
El sonríe debido a que el sabe que cualquier cosa que diga Hawking en estos días tiene muchísima importancia, incluyendo cuando el propone que los agujeros negros podrían ser portales hacía otros Universos.
“Creo que hallaremos nuestra respuesta en los próximos cinco o diez años,” dijo Mottola. “Si los agujeros negros son actualmente Gravestrellas con una superficie, su superficie podría causar que emitan ondas gravitacionales a ciertas frecuencias, lo cual es substancialmente una señal diferente de la esperada de un agujero negro de la que Hawking y sus colegas teorizan. LIGO detectó de manera directa ondas gravitacionales por primera vez en 2015, de modo que hemos entrado en una nueva era de la astronomía de las ondas gravitacionales. En unos pocos años, nosotros podríamos tener suficiente información de las ondas gravitacionales mediante LIGO y sus observatorios hermanos que sean capaces de resolver este rompecabezas.”
Es innecesario decir, el científico de los Álamos está muy emocionado ante esta perspectiva.
Descargo de responsabilidades: Elena E. Giorgi es una bióloga coputacional de la División Teórica del Laboratorio Nacional de Los Álamos. Ella no representa el punto de vista de sus empleadores.
Original por
Elena E. Giorgi
Scientist. Writer. Photographer.
02/24/2017
El concepto de un “agujero negro” — un cuerpo celestial tan denso y masivo que ni siquiera la luz puede escapar de su campo gravitatorio — se remonta al siglo XVIII, con el trabajo teórico de Pierre-Simon Laplace y John Michell. Pero no fue si no a principios del siglo XX cuando esos objetos misteriosos y obscuros fueron descritos por primera vez por el físico alemán Karl Schwarzschild. El trabajo de Schwarzschild predijo la existencia de una distancia finita alrededor de un agujero negro (llamada el “horizonte de eventos”) desde la cual la luz no puede escapar.
Emil Mottola, un físico en la División Teórica del Laboratorio Nacional de Los Álamos, se carcajeó cuando explicaba la historia que hay detrás de los agujeros negros. “Han capturado los agujeros negros la imaginación popular si ellos no se hubieran conocido como la solución de Schwarzschild?” Mottola tiene una broma acerca de este punto. El nombre “agujero negro” fue acuñado por el físico americano John Wheeler en la década de los 1960, cuando esos objetos llegaron a ser el tema de estudio y entraron por primera vez en el vocabulario popular.
“Y entonces a propósito, Stephen Hawking hizo a los agujeros negros muy populares con su propia investigación y teoría acerca de la radiación de un agujero negro,” Mottola añadió. “Hasta el día de hoy,” el explica, “los agujeros han llegado a ser con mucho unos de los más entes poco entendidos, y la ciencia ficción podría haber tomado control sobre los hechos científicos. No podemos responder muchos de los más importantes interrogantes sin conocer los estados internos de un agujero negro, pero ninguno ha estado dentro de un agujero negro, de modo que nadie sabe que hay adentro.”
Una característica frustrante de un agujero negro es la así llamada “paradoja de la información.” En 1974, Stephen Hawking teorizó que los agujeros negros emiten pequeñas cantidades de radiación (llamada radiación Hawking). Sin embargo, si esto es cierto, los agujeros negros deberían eventualmente evaporado debido a la perdida de masa, dejando sin oportunidad— no incluso en principio — recuperar la información que fue encerrada en él. Esta pregunta por si sola ha generado cientos de documentos de investigación que produjeron soluciones no completamente satisfactorias.
En 2001, Mottola y su colega Pawel O. Mazur propuso una alternativa a la teoría de Hawking sobre los agujeros negros que elimina la paradoja. “Piense en un agujero negro como si tuviera una superficie física,” dijo Mottola. El imagina esta superficie es similar a una burbuja de jabón y que fluctua en el espacio.
“Nuestra idea es que los efectos cuánticos constituirán de manera correcta un horizonte de eventos (la superficie de la burbuja), llevándonos a una transición de fase. Esto a su vez crea una repulsión gravitacional dentro de la “burbuja” que previene que la superficie colapse. Esta fuerza repulsiva es la misma ‘energía obscura’ la fuerza que se cree causa la expansión del Universo. Nosotros llamamos a esos objetos Estrellas Gravitacionalmente Condensadas o ‘Gravestrellas’ -Gravitational Condensate Stars or ‘Gravastars’- objetos celestiales que podrían ser compactos, fríos y obscuros, y así lucir para los astrofísicos exactamente como los ‘agujeros negros’ aunque ellos no sean ‘agujeros’ después de todo. Nuestra hipótesis es no contradigas la conservación de la información debido a no hay un infinito desmenuzamiento del espacio y el tiempo dentro de una Gravestrella, y así la información nunca es destruida.”
De acuerdo a Mottola, las ecuaciones matemáticas de Hawking usadas para describir la temperatura de un agujero negro están en realidad describiendo una tensión superficial de una Gravestrella. “Si asumimos que los agujeros negros tienen una temperatura, entonces ellos necesitan tener una enorme entropía también, pero no podemos explicar facilmente esa enorme entropía del agujero negro. En nuestra teoría, los agujeros negros no tienen temperatura, ellos tienen tensión superficial, como las burbujas de jabón. En 2015 mostramos que esta posibilidad de una superficie y tensión superficial era ya inherente en la formulación original de Schwarzschild en 1916, y que esta era tan consistente tanto con la Relatividad General de Einstein como con la Mecánica Cuántica,”
Cuando finalmente miro en mis anotaciones, yo miro al Dr, Mottola y le hago una última pregunta: “Hay alguna forma de saber quien está en lo correcto, usted o Stephen Hawking?”
El sonríe debido a que el sabe que cualquier cosa que diga Hawking en estos días tiene muchísima importancia, incluyendo cuando el propone que los agujeros negros podrían ser portales hacía otros Universos.
“Creo que hallaremos nuestra respuesta en los próximos cinco o diez años,” dijo Mottola. “Si los agujeros negros son actualmente Gravestrellas con una superficie, su superficie podría causar que emitan ondas gravitacionales a ciertas frecuencias, lo cual es substancialmente una señal diferente de la esperada de un agujero negro de la que Hawking y sus colegas teorizan. LIGO detectó de manera directa ondas gravitacionales por primera vez en 2015, de modo que hemos entrado en una nueva era de la astronomía de las ondas gravitacionales. En unos pocos años, nosotros podríamos tener suficiente información de las ondas gravitacionales mediante LIGO y sus observatorios hermanos que sean capaces de resolver este rompecabezas.”
Es innecesario decir, el científico de los Álamos está muy emocionado ante esta perspectiva.
Descargo de responsabilidades: Elena E. Giorgi es una bióloga coputacional de la División Teórica del Laboratorio Nacional de Los Álamos. Ella no representa el punto de vista de sus empleadores.