El físico vivo más famoso ha propuesto una nueva forma de resolver uno de los acertijos más desconcertantes de la física moderna: ¿puede un agujero negro borrar información del universo? Según Stephen Hawking y sus colaboradores, la respuesta podría ser no, si le das a los agujeros negros una exuberante cabellera.
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"Si esta es la respuesta final o no, no nos queda totalmente claro", dice el coautor Malcolm Perry, físico teórico de la Universidad de Cambridge. "Estamos diciendo que es un paso en el camino".
La descripción más básica de un agujero negro establece que lo que entra nunca sale. Basado en la teoría general de la relatividad de Einstein, que describe cómo la gravedad afecta el cosmos, un agujero negro es tan masivo que cualquier cosa que cruza su borde o horizonte de eventos, es atraído y perdido para siempre, incluso la luz.
Luego, en la década de 1970, Hawking descubrió que los agujeros negros pueden desaparecer. Gracias a las predicciones de la mecánica cuántica, los físicos piensan que el espacio no es un vacío, sino que está lleno de las llamadas partículas virtuales que parpadean dentro y fuera de la existencia. Estas partículas aparecen en pares que están condenados a aniquilarse tan pronto como entran en contacto entre sí. Pero si aparece un par a cada lado del horizonte de eventos de un agujero negro, uno se traga y el otro se irradia hacia el espacio.
La radiación que escapa roba energía del agujero negro cuando sale, de modo que el agujero negro pierde masa con el tiempo. Eventualmente se evapora de la existencia. Según los cálculos de Hawking, la radiación persistente, el único rastro de un agujero negro desaparecido, no contiene información útil sobre cómo se formó el agujero negro y qué comió.
Ese es un problema para los físicos que esperan unir la relatividad con la mecánica cuántica, que según la mayoría de los expertos prohíbe la pérdida de información. Triture una enciclopedia, quémela o piérdala ante la gravedad asombrosamente fuerte de un agujero negro, y sus restos siempre deben contener pistas que, en teoría, permitan rebobinar la cinta y conocer su contenido original.
En busca de esta reversibilidad, Hawking revisó sus cálculos originales. En el momento en que propuso la radiación de los agujeros negros, los teoremas matemáticos habían pintado los agujeros negros como entidades sin rasgos característicos cuando se ven desde el exterior. Todo lo que se podía medir era la masa total y la carga de un agujero negro, así como lo rápido que giraba.
El nuevo trabajo, publicado en línea esta semana en el sitio de preimpresión arxiv.org, le otorga al monstruo cósmico características distintivas adicionales conocidas como "pelos", en este caso, cambios diminutos en el vacío justo fuera del horizonte de eventos.
"Mostramos que si arrojas algo en un agujero negro de la manera correcta, puedes implantar cabello", dice el físico teórico Andrew Strominger de la Universidad de Harvard. Él y sus colegas ilustran esto con partículas cargadas.
Al igual que la energía, la carga eléctrica no se puede crear ni destruir. Debido a que la carga debe conservarse en el universo, Hawking y sus coautores sugieren que las partículas cargadas que cruzan el horizonte de eventos podrían dejar rastros de sí mismas en el espacio en forma de partículas extrañas de luz, llamadas fotones suaves, que no tienen energía. Estos fotones extraños cambian el vacío del espacio-tiempo y le permiten preservar la información sobre las partículas originales.
Hawking y sus colegas proponen que el vacío alterado podría almacenar información sobre objetos tridimensionales en la superficie del agujero negro, de la misma manera que un holograma actúa como una representación 3D de una imagen plana.
"Si las matemáticas de la relatividad general lo permiten, eso es bastante sutil", dice Lee Smolin, físico teórico del Perimeter Institute for Theoretical Physics. Smolin favorece las explicaciones cuánticas de los agujeros negros en función de sus centros en lugar de sus bordes, y agrega que buscará a otros expertos para verificar las matemáticas en el nuevo documento.
Nadie ha informado aún de un error en los cálculos, pero han comenzado a surgir preocupaciones de que la teoría es, en el mejor de los casos, incompleta. Sabine Hossenfelder, del Instituto Nórdico de Física Teórica, pregunta cuánta información podría codificar el cabello suave propuesto. También señala que el documento no explica cómo los pelos, que desaparecerían con el agujero negro una vez que se evaporara, transferirían su información a la radiación que queda.
"No estoy del todo convencida de que la nueva idea propuesta por Hawking, Perry y Strominger resuelva el problema de pérdida de información", escribe en el blog Backreaction. “Pero parece una vía interesante que merece una mayor exploración. Y estoy seguro de que veremos más exploración ”.
