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¿Cómo moriría un astronauta que cayese por un agujero negro?

¿Qué pasaría con un astronauta que tuviese la mala suerte de caer por un agujero negro?

No es una pregunta sencilla, no sólo porque nadie se ha caído todavía, por un agujero negro, ni siquiera han enviado monos allí.

Los físicos se debaten en si el astronauta sería despedazado o si se vería rostizado por un muro de fuego.

Se preguntará el lector que a quién le importa, ¿no? Pero al parecer si es una u otra cosa, podría generar problemas dentro de la teoría general de la relatividad y en la mecánica de la física cuántica, al grado de que podría generar una pequeña crisis teórica.

agujero negro

El físico Joseph Polchinski comenzó a contemplar un suicidio matemático en marzo de 2012, al preguntarse que le pasaría a un astronauta que saltase a un agujero negro. La respuesta obvia es que moriría, al menos de lo que sabemos hasta la fecha, no existiría posibilidad alguna en que sobreviva. La duda teórica es, ¿cómo moriría?

agujero negroSegún lo aceptado hasta la fecha, el astronauta no sentiría nada especial, al principio, incluso cuando superase en llamado horizonte de sucesos o de eventos, que es el borde justo de un agujero negro, una frontera entre el espacio tiempo, de forma tal que los eventos que suceden a uno u otro lado de esa fronterano podrían ser percibidos desde el otro lado.

Nada escapa de un agujero negro más allá de esa frontera, ni siquiera la luz.

Eventualmente, luego de horas, días o incluso semanas, dependiendo de qué tan masivo es el agujero negro, comenzaría a sentir que la gravedad lo estira como aun espagueti, cada vez más rápido, al grado de que lo terminaría destrozando. Pero, según los nuevos cálculos de Polchinski, y sus colegas Ahmed Almheiri, James Sully y Donald Marolf, la cosa sería totalmente diferente.

Según ellos, los efectos cuánticos, convertirían al horizonte de sucesos en un torbellino hirviente de partículas. Quien quiera que tuviese la desdicha de caer a través de él, tendría que superar un muro de fuego que lo convertiría en cenizas en un instante. Pero esta hipótesis publicada en July 2012, viola el principio fundacional de la física articulado por Albert Einstein hace casi cien años, quién lo usó como base para su teoría general de la relatividad.

Se trata de su teoría de la gravedad, conocida como el principio de equivalencia, que dice que el observador cayendo hacia un campo gravitacional, incluyendo el poderoso campo dentro de un agujero negro, encontraría exactamente el mismo fenómeno que un observador flotando en el espacio vacío.

Sin este principio, el marco teórico de Einstein, se debilita mucho. Muy consientes de las implicancias de su visión del interior de un agujero negro, Polchinski y colegas ofrecen una alternativa en la que el muro de fuego no se formaría.

Pero esa solución llega con un alto precio a pagar. Los físicos van a tener que sacrificar otro gran pilar de la ciencia, la mecánica cuántica, la teoría que gobierna las interacciones entre las partículas subatómicas.

Desde que saliese el artículo científico de Polchinski y colegas, se han publicado un caudal de otros sobre el molesto muro de fuego, todos ellos intentando resolver el impase, aunque ninguno ha satisfecho a todos. Según muchos físicos, se trata de una crisis en la teoría de la física que necesitará de una revolución científica para que se pueda resolver.

Con eso en mente, los expertos en agujeros negros se reunieron el mes pasado en CERN, el laboratorio de física de partículas cercano a Ginebra, Suiza. Esperaban poder revelar el camino a seguir para lograr una teoría unificada de la gravedad cuántica que cobijase a todas las fuerzas fundamentales de la naturaleza bajo un mismo paraguas, algo que no han podido lograr los físicos durante décadas.

Muros de Fuego y revoluciones

agujero negro Las raíces del muro de fuego retroceden hasta 1974, cuando el famoso físico Stephen Hawking demostró que los efectos cuánticos causarían que un agujero negro lance calor a través del horizonte de eventos.

Pero el astronauta suicida no notaría ese calor que se pierde desde el agujero negro, si bien ya los resultados de Hawking generaron un problema, ya que un agujero negro sólo debería absorber, y absorber, no debería perder nada, y menos calor al grado de ir debilitándose, lo que terminaría en que el agujero negro se evaporase.

Si un agujero negro sólo traga, debería crecer, no evaporarse. Es una paradoja.

La mecánica cuántica dice que la información no puede ser destruida. Todo debería poder recuperarse. Pero, claro, si el agujero negro se achica por la pérdida de radiación, y eventualmente desaparece, entonces, se perdería información. Esto crea la necesidad de cambiar las leyes de la física, si bien, después de décadas, no se ha llegado a encontrar un sentido a esta paradoja. Hasta que el físico argentino Juan Maldacena, descubrió una forma de poder ver esa información supuestamente perdida, y llegó a una explicación mediante la cual se pudo interpretar que la información, de alguna forma, debería escapar del agujero negro antes de que este fuese destruido.

Así, la paradoja dejó de existir para la mayoría. Hasta que Polchinski y colegas llegaron con sus cálculos y su muro de fuego. Y el muro de fuego viola el principio de equivalencia y su afirmación de que alguien cayendo en caída libre debería sentir lo mismo que alguien flotando en el espacio vacío, algo imposible, si el primero termina incinerado. Así que se encontraron con una dicotomía que volvía a llevar a la paradoja, o la teoría de la relatividad general no funciona, algo casi inaceptable, o se pierde información en los agujeros negros, y volvemos a la paradoja que hace tambalear a la mecánica cuántica.

El problema es que los resultados de Maldacena han sido tan aceptados, y han generado tanto respeto, que nadie quiere aceptar que estén errados. El mismo Maldaceda invita a que se revise todo, sin descartar de plano nada. Será necesaria una revolución científica. El único consenso, hasta ahora, es que este problema no se podrá echar bajo la alfombra, ni se irá solo si lo ignoran.

Fuente: Nature

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