martes, 28 de enero de 2014

Agujeros negros caóticos?

La característica definitoria de un agujero negro es su horizonte de sucesos: la superficie más allá de la cual nada, ni siquiera la luz, puede escapar. Las curiosas propiedades de los horizontes de sucesos llevan decenios ocupando a los físicos teóricos, que ven en ellos un laboratorio matemático ideal para intentar conjugar la mecánica cuántica y la relatividad general de Einstein. Ahora, en una breve nota aparecida la semana pasada en el repositorio arXiv, el célebre físico Stephen Hawking ha propuesto una llamativa idea para dar cuenta de sus extrañas propiedades: eliminarlos.
Según el físico de Cambridge, el colapso gravitatorio de un cuerpo no llegaría nunca a producir un horizonte de sucesos en sentido estricto. En su lugar, formaría una región que, desde el punto de vista clásico, quedaría descrita por una configuración caótica. De esta manera la famosa paradoja de la pérdida de información en los agujeros negros no revestiría un carácter más ni menos profundo que el de otros sistemas caóticos comunes en la naturaleza, como el tiempo meteorológico: aunque tales fenómenos se rigen por leyes deterministas, sus propiedades no lineales hacen que, en la práctica, resulte imposible trazar su evolución con todos los detalles. Así, aunque la información relativa al estado de un sistema caótico no desaparece en principio, después de transcurrido cierto tiempo sí resulta irrecuperable en la práctica.
En los años setenta, a partir de consideraciones muy generales sobre el comportamiento de los campos cuánticos en un espaciotiempo con un horizonte de sucesos, Hawking demostró que los agujeros negros no podían ser completamente negros, sino que debían emitir partículas. Ese proceso de emisión tendría lugar de manera básicamente aleatoria, por lo que las partículas radiadas no podrían codificar la información relativa a los objetos que, en el pasado, hubiesen caído en el interior del agujero negro. Semejante pérdida de información, sin embargo, resulta incompatible con las leyes de la mecánica cuántica. 
La última idea de Hawking se enmarca en el debate sobre los «muros de fuego» (firewalls), una controvertida propuesta lanzada hace un año y medio por los físicos de la Universidad de California A. Almheiri, D. Marolf, J. Polchinski y J. Sully para dar cuenta del problema de la pérdida de información en los agujeros negros. Al analizar las propiedades cuánticas de la radiación de Hawking, estos investigadores llegaron a la conclusión de que un observador que cayese en un agujero negro debería incinerarse nada más atravesar el horizonte. La idea ha sido desde entonces objeto de acalorados debates, ya que hasta ahora siempre se había pensado que un observador no debería experimentar nada especial al atravesar un horizonte de sucesos. De hecho, desde que Polchinski y sus colaboradores publicasen su artículo, numerosos físicos han argumentado en contra de los muros de fuego y han señalado presuntas inexactitudes en el razonamiento original de los autores. Al eliminar los horizontes de sucesos, la nueva propuesta de Hawking suprime también la necesidad de postular muros de fuego. 
La nota publicada la semana pasada es la transcripción de una charla que el físico de Cambridge pronunció en un congreso sobre agujeros negros celebrado el verano pasado en Santa Bárbara. Apenas consta de dos páginas y no incluye ninguna ecuación ni detalles concretos, por lo que debe entenderse más como el esbozo de una posible línea de investigación futura que como una solución concluyente al problema de la pérdida de información en los agujeros negros.
La propuesta de Hawking se encuentra disponible en el repositorio arXiv. Más información en Nature Newsy en los artículos «Hawking y el agujero negro. La extraña pareja» y «Cuestión de horizontes» en Cuentos Cuánticos, blog del físico Enrique F. Borja.
—IyC