Todavía estamos en la oscuridad sobre una paradoja clave del agujero negro

Los investigadores espaciales pueden simular agujeros negros en función de información extremadamente reciente. NASA

Muy poco sobre los agujeros negros, entre los objetos más extraños del universo, es sencillo. Los científicos tienen una concepción más completa de estos objetos alucinantes que nunca antes, al estudiar las ondas masivas que los agujeros negros crean en el espacio-tiempo y aprender cómo se forman. Pero la breve historia de la comprensión de la humanidad de los agujeros negros fue sacudida con grandes giros y vueltas en el camino.

Aunque la existencia de agujeros negros es casi segura, hace solo medio siglo los expertos no estaban tan seguros. Robert Mann, físico de la Universidad de Waterloo que estudia agujeros negros e información cuántica, dice que cuando era estudiante graduado en la década de 1970, «los profesores realmente dudaron de ello».»

Te puede interesar:Lo que aprendió un astronauta de la NASA sobre trabajar con rusos

Los primeros indicios de que existen agujeros negros son más antiguos que la Constitución estadounidense. En 1783, el reverendo John Michell, un científico británico, concibió los agujeros negros como «estrellas oscuras».»Michell preguntó cómo sería una estrella si fuera tan pesada que la velocidad necesaria para escapar de su atracción gravitacional era» más rápida que la luz «, dice Mann.

La pregunta de Michell fue buena. Pero unos años más tarde, en la década de 1790, el reconocido matemático francés Pierre-Simon Laplace y otros pensadores pioneros convencieron a la comunidad científica de que la luz se comportaba como una ola y, por lo tanto, no se veía afectada por la gravedad, dice Mann. Esta nueva concepción de la luz hizo que la teoría de Michell pareciera irrelevante.

Pero la idea revivió después de 1915, cuando Albert Einstein propuso su teoría de la relatividad general. La teoría dice que cualquier objeto con curvas de masa en espacio-tiempo en proporción a lo pesado que es, y permite que una cierta cantidad de materia se vuelva tan densa que se derrumba en un punto infinitamente denso llamado singularidad: el corazón de un agujero negro.

Te puede interesar:¿Qué es lo que más le gusta y no le gusta a Escorpio??

La gente a menudo dice que Einstein predijo agujeros negros, pero esto no es del todo correcto, dice Javier García, un astrofísico de Caltech que usa rayos X para estudiar las propiedades fundamentales de los agujeros negros. «Einstein desarrolló la teoría» que es necesaria para su existencia, dice García, pero no predijo los objetos en sí.

En 1915, Einstein utilizó la relatividad general para explicar el movimiento de Mercurio alrededor del sol. Esta y otras aplicaciones exitosas de la teoría de Einstein alentaron a los científicos a explorar sus implicaciones más profundas.

Dentro de un año, Karl Schwarzschild, que era «un teniente del ejército alemán, por reclutamiento, pero un astrónomo teórico de profesión», como dice Mann, se enteró de la teoría de Einstein. Fue la primera persona en encontrar una solución a las ecuaciones de Einstein, que mostró que se podía formar una singularidad, y nada, una vez que se acercaba demasiado, podía moverse lo suficientemente rápido como para escapar de la atracción de una singularidad.

Te puede interesar:Lo que los humanos han estado haciendo en la cama durante 77,000 años

Luego, en 1939, los físicos Rober Oppenheimer (de la fama del Proyecto Manhattan, o infamia) y Hartland Snyder intentaron averiguar si una estrella podría crear el objeto que suena imposible de Schwarzschild. Razonaron que dada una esfera de polvo lo suficientemente grande, la gravedad haría que la masa se derrumbara y formara una singularidad, que mostraron con sus cálculos. Pero una vez que estalló la Segunda Guerra Mundial, el progreso en este campo se detuvo hasta fines de la década de 1950, cuando la gente comenzó a tratar de probar nuevamente las teorías de Einstein.

El físico John Wheeler, pensando en las implicaciones de un agujero negro, le hizo a uno de sus estudiantes de posgrado, Jacob Bekenstein, una pregunta que dejó perplejos a los científicos a fines de la década de 1950. Como Mann lo parafraseó: “¿Qué sucede si viertes té caliente en un agujero negro??»

La respuesta es que el agujero negro lo bebe, por supuesto. Pero el té caliente causa una paradoja. Cualquier cosa con algo de temperatura emite calor. Y mezclar objetos calientes y frescos provoca un intercambio, cuando se colocan cubitos de hielo en un baño caliente, por ejemplo, los cubitos de hielo se calientan y el baño se enfría.

Te puede interesar:¿Qué es el enredo cuántico?? Todo sobre esta peculiaridad de la física ‘espeluznante’

Si un agujero negro se traga todo y no emite nada, eso significa que no emite calor y debe tener temperatura cero. Un agujero negro que absorbe la materia caliente y nunca se calienta «contradice todo lo que sabemos sobre la termodinámica», dice Mann.

En la década de 1960, estos objetos tenían un nombre pegadizo, «agujero negro».»El término explicaba dos características: eran agujeros, en el sentido de que las cosas podrían caer en ellos pero nunca escapar, y parecerían totalmente oscuros para cualquier observador.

El estudiante de Wheeler, Bekenstein, pasó a trabajar con Stephen Hawking para descubrir que los agujeros negros de hecho emiten energía. Esta radiación, causada por fluctuaciones cuánticas en el espacio, libera solo un poquito de energía. Pero su investigación demostró que los agujeros negros tienen calor, respondiendo definitivamente a la pregunta que Wheeler hizo una década y media antes.

Te puede interesar:Lo que realmente está detrás del FBI que ataca a Bob Lazar?

Su introducción de la física cuántica en los agujeros negros resolvió una paradoja, pero creó otra, dice Mann. La mecánica cuántica requiere que la información no pueda ser destruida. Y actualmente, los científicos no tienen una manera de decir nada sobre las cosas que entraron en un agujero negro por la poca radiación que emite: esa información se pierde.

«Todavía no hay acuerdo sobre cómo resolver este problema», dice Mann, aunque algunos investigadores creen que están cerca de resolverlo.

Hawking ayudó a resolver otro misterio que se había aferrado a los agujeros negros desde el principio. La solución de agujero negro que Schwarzschild ideó a principios del siglo XX no solo evitó que la luz escapara. También incluía un agujero en el espacio-tiempo en el núcleo del agujero negro, la singularidad. Pero en ese momento, los científicos no estaban seguros de si se trataba de una cualidad general de agujeros negros, o simplemente una peculiaridad de los sistemas específicos que Schwarzschild, y más tarde Oppenheimer y Snyder, decidieron calcular.

Hawking y Roger Penrose mostraron que la solución de Schwarzschild, que creó una singularidad, no era solo única para las estrellas increíblemente redondas, cualquier masa suficientemente grande lo haría.

Las observaciones de rayos X de posibles agujeros negros se habían acumulado a lo largo de las décadas, pero no fue hasta las primeras detecciones de LIGO, anunciadas en 2016, que los astrónomos tenían evidencia directa de que existen agujeros negros. Y no solo eso, se estrellan juntos para hacer agujeros negros más grandes e irradiar ondas de gravedad, dice Mann.

Los científicos aún no saben qué hacer con la paradoja de la información o las singularidades. “Sin embargo, vemos estos objetos. Y también hemos tomado una foto de uno «, dice Mann, refiriéndose a la primera imagen de la materia brillante alrededor de un agujero negro tomado por el telescopio Event Horizon en 2019.

Nuevos telescopios continúan arrojando luz sobre los objetos más oscuros del universo. Y cuando las actualizaciones importantes estén listas, el equipo del Event Horizon Telescope espera tomar el primer video de un agujero negro.

Fuente: https://www.popsci.com/space/black-holes-history/?fbclid = IwAR0LnSgrbhzDpDpxsx5CfVlCUAgDuR6YKGIogRJhuRrJicx6cHgv6W1amL4