Agujeros negros

Los agujeros negros no existen, dice Stephen Hawking, al menos no como los imaginamos

Ilustración digital de un agujero negro

Ilustración digital de un agujero negro

Los agujeros negros no tienen un "horizonte de sucesos" que marque una frontera sin retorno, según el prestigioso físico

Los agujeros negros no existen, al menos, no tal como los conocemos. Lo ha dicho el prestigioso físico Stephen Hawking, cuyas declaraciones podrían determinar una revisión de nuestras ideas acerca de uno de los objetos más misteriosos del universo.

Un nuevo estudio publicado por Hawking plantea la posibilidad de que los agujeros negros no tengan «cortafuegos», destructivos cinturones de radiación que según algunos investigadores incinerarían todo aquello que los atraviese, pero cuya existencia ponen en duda otros científicos.

Según la imagen más extendida, la fuerza gravitatoria de los agujeros negros es tan enorme que nada puede escapar de su atracción, ni siquiera la luz, y por este motivo se llaman «agujeros negros». El límite más allá del cual se supone que nada puede regresar se denomina «horizonte de sucesos».

En esta concepción, toda información sobre cualquier cosa que atraviese el horizonte de sucesos de un agujero negro se destruye para siempre. Por otro lado la física cuántica, la mejor descripción disponible del comportamiento del universo a escala subatómica, indica que la información no se puede destruir en ningún caso, lo que determina un conflicto teórico fundamental.

Sin horizonte de sucesos

Para resolver la paradoja, Hawking sugiere ahora que los agujeros negros no tienen un horizonte de sucesos, por lo que no destruyen la información.

«La ausencia de horizonte de sucesos significa que no hay agujeros negros, en el sentido de sistemas de los que no puede escapar la luz», escribió Hawking en un artículo publicado en la red el 22 de enero. El artículo se basa en una conferencia que dio él mismo en agosto del año pasado en un seminario organizado por el Instituto Kavli de Física Teórica, en Santa Bárbara, California.

Hawking postula que, en lugar de horizonte de sucesos, los agujeros negros poseen un «horizonte aparente», detrás del cual la materia y la energía quedan atrapadas solo temporalmente, ya que pueden reemerger en forma de radiación. Esa radiación contiene toda la información original sobre lo que ha entrado en el agujero negro, pero dispuesta de una manera radicalmente diferente. Puesto que la información saliente está desordenada, escribe Hawking, no existe ningún medio práctico de reconstruir lo que ha entrado a partir de esa información. El desorden es atribuible a la naturaleza caótica del horizonte aparente, que en ese sentido se podría comparar con el tiempo meteorológico en la Tierra.

Según Hawking, no podemos reconstruir un objeto que ha caído en un agujero negro sobre la base de la información que escapa de su interior, del mismo modo que «no podemos predecir el tiempo con más de unos días de antelación».

Sin cortafuegos

El razonamiento de Hawking contra el horizonte de sucesos también parece eliminar los llamados «cortafuegos», abrasadoras zonas de intensa radiación situadas en el horizonte de sucesos o sus proximidades, cuya existencia han propuesto recientemente algunos científicos, en medio de una considerable controversia.

Para comprender la importancia de esta revisión, merece la pena recordar que hace algunas décadas Hawking reveló que los agujeros negros no son completamente «negros», sino que emiten radiación más allá del horizonte de sucesos, porque la energía de su campo gravitatorio determina la aparición espontánea de pares de partículas en el vacío circundante.

Con el tiempo, la producción de la llamada «radiación de Hawking» hace que el agujero negro pierda masa o incluso que se evapore por completo.

Según esta teoría, los pares de partículas creados alrededor del agujero negro deben estar entrelazados, lo que significa que el comportamiento de cada una de las partículas de un par está relacionado con el de la otra, con independencia de la distancia. Uno de los miembros de cada par cae en el agujero negro, mientras que el otro escapa.

Sin embargo, análisis recientes sugieren que cada partícula que abandona un agujero negro también debe estar entrelazada con cada una de las partículas que han escapado anteriormente. Esto contradice un principio bien establecido de la física cuántica, según el cual el entrelazamiento siempre es «monógamo», lo que significa que dos partículas, y solo dos, están emparejadas desde el momento de su creación.

Como ninguna partícula puede tener dos tipos de entrelazamiento al mismo tiempo –el que la empareja con la otra partícula del par original y el que la une con todas las partículas que han abandonado con anterioridad el agujero negro–, uno de los dos tipos teóricamente debe anularse, lo que liberaría cantidades enormes de energía y generaría un cortafuegos.

Los cortafuegos cumplen las leyes de la física cuántica, y por lo tanto resuelven el dilema planteado por los agujeros negros en lo referente al entrelazamiento. Pero plantean otro problema al contradecir el bien establecido «principio de equivalencia» de Einstein, el cual implica que cruzar el horizonte de sucesos de un agujero negro no debería tener nada de destacable. Un hipotético astronauta que lo atravesara ni siquiera debería notarlo. Sin embargo, si hubiera un cortafuegos de por medio, el astronauta quedaría instantáneamente incinerado. Puesto que esa eventualidad viola el principio de Einstein, Hawking y otros investigadores han intentado demostrar la imposibilidad de los cortafuegos.

«Se diría que Hawking reemplaza el cortafuegos por una pared caótica», dice el físico Joe Polchinski, del Instituto Kavli, que no ha participado en los trabajos del físico británico.

Cuestiones abiertas

Aunque el físico cuántico Seth Lloyd, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), considera que la idea de Hawking es buena para evitar los cortafuegos, también ha dicho que en su opinión el concepto no resuelve todos los problemas que plantean los cortafuegos.

«Yo recomendaría precaución antes de afirmar que Hawking ha encontrado una solución nueva y espectacular, capaz de resolver todas las cuestiones relacionadas con los agujeros negros –ha dicho el físico teórico Sean Carroll, del Instituto Tecnológico de California (Caltech), que no participó en el estudio–. Esos problemas están muy lejos de quedar resueltos.»

El físico teórico Leonard Susskind, de la Universidad Stanford en California, quien tampoco ha participado en la investigación de Hawking, sugiere que podría haber otra solución para las dificultades que plantean los agujeros negros. Por ejemplo, en sus trabajos con su colega Juan Maldacena, Susskind ha sugerido que el entrelazamiento puede estar vinculado con los agujeros de gusano, es decir, atajos que en teoría conectarían puntos distantes en el espacio y el tiempo. Esa línea de razonamiento podría servir de base para una investigación que resuelva la controversia de los cortafuegos, en opinión de Susskind.

El físico teórico Don Page, de la Universidad de Alberta en Edmonton, Canadá, señaló que no será posible en un futuro inmediato hallar pruebas que respalden la idea de Hawking. Los astrónomos no podrán detectar ninguna diferencia en el comportamiento de los agujeros negros respecto a lo que ya han observado.

Aun así, Page ha afirmado que la nueva propuesta de Hawking «podría conducir hacia una teoría más completa en relación con la gravedad cuántica que formule predicciones comprobables».

Carroll piensa prestar mucha atención a Hawking en los próximos días. «Es muy probable que tenga argumentos mucho mejores que aún no ha publicado», afirma.

Lee el reportaje sobre agujeros negros que publica la revista en su número de marzo