El estudio aborda “la paradoja de la información”, que había sido fundamental para la investigación de Hawking durante más de 40 años.
El último artículo científico de Stephen Hawking sobre qué sucede con la información de los objetos cuando estos entran en agujeros negros fue publicado. La investigación se completó días antes de que Hawking muriera el pasado mes de marzo y sus colegas dijeron que mostró una “enorme sonrisa” cuando le dijeron que el proyecto había sido un éxito.
El estudio aborda “la paradoja de la información”, que había sido fundamental para la investigación de Hawking durante más de 40 años. Físicos teóricos de las universidades de Cambridge y Harvard redactaron el documento final.
Si bien el último artículo de Hawking no resuelve el misterio de la paradoja de la información, sus coautores dicen que “esperan que hayamos allanado el camino, y continuamos nuestro intensivo trabajo en esta área”.
“Para Stephen fue muy difícil comunicarse y me pusieron un altavoz para explicar a dónde habíamos llegado”, comentó el coautor del estudio, el profesor Malcolm Perry, de la Universidad de Cambridge. “Cuando le expliqué, él simplemente mostró una enorme sonrisa. Le dije que habíamos llegado a algo. Él conocía el resultado final”.
La paradoja de la información, que se remonta a Albert Einstein, ha fascinado a Hawking y otros físicos durante décadas. En 1915, Einstein publicó la teoría de la relatividad general que predecía que los agujeros negros podrían definirse por tres características clave: su masa, carga y giro.
En la década de 1970, Hawking basó sus teoremas en la obra de Einstein. Él dijo que los agujeros negros tienen una temperatura y que, como los objetos calientes pierden calor, eventualmente se evaporarían y desaparecerían.
Las leyes de la mecánica cuántica dicen que la información nunca se pierde, pero que presenta una paradoja para nuestra comprensión actual de los agujeros negros. Hawking quería averiguar qué sucedió con los objetos que previamente habían caído en un agujero negro. En el 2015 declaró que los agujeros negros eran en realidad “grises”.
La teoría del agujero gris permite que la materia y la energía se mantengan por un período de tiempo antes de ser liberados de nuevo al espacio. Dijo que la idea de un horizonte de eventos, del cual la luz no puede escapar, es defectuosa.
En su lugar, sugirió que los rayos de luz que intentan alejarse del núcleo del agujero negro son retenidos como si estuvieran en una caminadora, se mueven hacia un lado pero son jalados hacia el opuesto.
“Propongo que la información no se almacena en el interior del agujero negro como se podría esperar, sino en su límite: el horizonte de eventos”, dijo el profesor Hawking en 2016 cuando publicó su primer artículo sobre “la paradoja de la información”.
Los físicos creen que si bien las partículas que caen en el agujero negro pueden desaparecer, su información continúa persistiendo en el borde del olvido en el “cabello suave” de las partículas cuánticas. Esto se ha comparado con la forma en que los vellos de la nariz atrapan el polvo, por ejemplo.
“Demostramos que cuando una partícula entra, agrega un fotón suave al agujero negro. Así que agrega ‘pelo’ al agujero negro. Y más generalmente si las partículas entran, porque todas las partículas transportan masa y están acopladas a la gravedad, siempre agregan un gravitón blando. Así que hay una especie de dispositivo de grabación”, dijo el profesor Andrew Strominger, físico teórico de la Universidad de Harvard y autor del estudio del 2016.
“Estos fotones y gravitones blandos registran información acerca de lo que entró en el agujero negro: este mecanismo registra infinitamente más información de la que creíamos anteriormente”, agregó.
En el nuevo artículo, titulado Black Hole Entropy and Soft Hair, Hawking y sus colegas encontraron que si un objeto es tragado por un agujero negro, su entropía cambiará. “Cualquier objeto que tenga una temperatura también tiene una entropía”, escribió el profesor Perry en un artículo para The Guardian. “La entropía es una medida de cuántas maneras diferentes se podría hacer un objeto a partir de sus ingredientes microscópicos y aún así lucir igual”, afirmó.
Los investigadores hallaron que la entropía de un agujero negro, o desorden interno, puede ser registrada por estos fotones alrededor del borde, utilizando modelos teóricos basados en agujeros negros: “La entropía es básicamente una medida cuantitativa de lo que se sabe acerca de un agujero negro aparte de su masa o giro, Lo que hace este documento es mostrar que ‘cabello suave’ puede explicar la entropía”, dijo.
La información será liberada por un agujero negro cuando este se evapore, según el documento. Sin embargo, esto no resuelve la paradoja y los científicos aún quieren descubrir cómo se almacena la información en un cabello suave.
“Si bien no hemos resuelto la paradoja de la información, esperamos haber allanado el camino y continuar nuestro trabajo intensivo en esta área”, dijo el profesor Perry.
Los investigadores aclaran que tampoco saben cómo la información sale del agujero negro cuando se evapora. “Si lanzo algo (dentro de un agujero negro), ¿toda su información se almacena en el horizonte del agujero negro? Si es solo la mitad, o el 99 por ciento, eso no es suficiente, no ha resuelto el problema de la paradoja de la información”, dijo el profesor Perry.
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