Lo que Stephen Hawking no sabía sobre los agujeros negros

Querido Esteban:

Lo que menos sorprende de estas líneas es saber que su memoria permanece intacta, tanto en la comunidad científica como en la sociedad. Pero estamos seguros de que, aunque fuiste un optimista impenitente hasta el último día de tu vida, no creerías todo lo que hemos aprendido sobre tus criaturas favoritas, los agujeros negrosde los desafortunados 14 de marzo de 2018 cuando nos dejaste.

Viniste a disfrutar de un hito, el primera detección de ondas gravitacionalesy te emocionó saber que era el fusión de dos agujeros negros a más de mil millones de años luz de distancia.

Estamos seguros de que recreaste en tu cabeza ese momento final en el que dos colosos, que albergaban 29 y 36 masas solares en sus modestos cuerpos de poco más de 100 kilómetros de tamaño, se fusionaron violentamente, sacudiendo, en dos décimas de segundo, el tejido. espacio-tiempo con una potencia 50 veces mayor que la de la luz que llena todo el universo observable.

¿Y si son estrellas bosónicas?

La historia de las detecciones de ondas gravitacionales siguió su camino predecible y hoy rondamos el centenar. Eso no te sorprenderá. Pero ¿qué pasa con el observamos el 21 de mayo de 2019? Ya no es que la fusión se produjo a 17 mil millones de años luz de distancia, sino que las masas de los agujeros negros eran 66 y 85 soles.

Sí sabemos pensarás que hay un error en las cifras. Tú sabes mejor que nadie que la muerte de una estrella con más de 65 masas solares no debería dar lugar a un agujero negro. Se supone que sufriría un colapso parcial, antes de que llegara su momento, desencadenando una violenta explosión. No sabemos si hay algo de malo en estos argumentos, si esos agujeros negros son el resultado de una fusión anterior o si, ¡prepárate! no son agujeros negros sino estrellas bosónicas.

Ahora, ahora… ya sabemos que dirás que estos no existen, pero quizás deberías empezar a hacerte a la idea de que lo que no existió mientras estabas vivo lo vemos ahora por primera vez. La naturaleza siempre tiene la última palabra.

El anillo de luz que orbita M87

Te hubieras quedado sin aliento, ciertamente, ante lo que la colaboración de la Telescopio de horizonte de eventos unas semanas antes de ese 21 de mayo. Sabes mejor que nadie que los astrónomos llevan muchos años estudiando cómo afecta la gravedad a la trayectoria de los rayos de luz. Para ello, utilizan imágenes de estrellas lejanas, cuyos rayos pasan fortuitamente cerca de objetos muy masivos (las famosas lentes gravitacionales). Pero hasta 2019 nadie había logrado explorar este fenómeno en el régimen de gravedad más extremo: la vecindad de tus amados agujeros negros.

En abril de 2019, vimos por primera vez una imagen hecha por rayos de luz que orbitaban muy cerca del horizonte de eventos de un agujero negro (en concreto, la que vive en el corazón de la galaxia M87). ¡Cómo te hubiera gustado ver esa preciosa imagen! Se trata de un anillo de luz, compuesto en su mayor parte por fotones que, tras romper sus inestables órbitas cerca del agujero negro, escaparon de ese profundo pozo gravitacional e iniciaron su viaje de casi 55 millones de años hasta la Tierra.

Lo inimaginable ha sido posible: fotografiar agujeros negros

Pero la historia no termina allí. En 2022, lo mismo equipo de astrónomos publicó la imagen de Sagitario A*el agujero negro que vive en el corazón de nuestra propia galaxia.

Estos resultados han sido los primeros de una serie de observaciones con un objetivo muy ambicioso. Además de poner a prueba la Relatividad General, pretenden utilizar sus imágenes para conocer en detalle los mecanismos por los que algunos de los agujeros negros supermasivos (quásares y blazars) pueden producir estos formidables chorros de materia y radiación que las caracterizan y que pueden alcanzar tamaños mucho mayores que los de sus galaxias anfitrionas.

Una de las posibles fuentes de energía de estos chorros podría provenir de la rotación del agujero negro, que arrastra consigo el espacio circundante y obliga a las líneas del campo magnético a enrollarse a su alrededor, produciendo un extraordinario flujo electromagnético en los polos. En este caso, el horizonte de eventos, permeado por líneas de campo magnético, podría estar jugando un papel fundamental en el proceso de producción de chorros relativistas, como parecen indicar las observaciones. imágenes polarizadas publicadas por el Telescopio de horizonte de eventos.

En este punto comprenderá por qué sentimos la necesidad de escribirle e interrumpir su descanso. ¡Hay tanto que contarte!

Se forman islas en el interior

Que pasó con la paradoja de la informacion ¿Qué tan brillantemente descubriste y cuántas preocupaciones te causó? ¡Ha habido una verdadera revolución! Estoy seguro de que recuerdas el trabajo donde tu antiguo alumno, Don Page, demostrado que el entrelazamiento cuántico de la radiación emitida por un agujero negro y las partículas virtuales atrapadas en su interior, su entropía, tiene que seguir una curva inexorable: empieza siendo cero cuando todavía no se emite radiación y termina siendo cero cuando el agujero ya ha negro evaporado. Por lo tanto, inicialmente debe aumentar y luego disminuir. Si esto no se cumple, la información de la materia que dio origen al agujero negro o cayó en él a lo largo de su vida se perdería inexorablemente.

A los pocos meses de tu muerte, empezaron a aparecer obras que, investigando a nivel teórico el interior de los agujeros agujeros negros, han concluido algo sencillamente extraordinario: cuando los agujeros negros envejecen, se desarrollan en sus entrañas islas del universo exterior. ¿Nos creerías si te dijéramos que dos obras lo demostraron, en paralelo, viendo la luz el mismo día? ¡Sí, exactamente, el 21 de mayo de 2019! Ese día nos desconcertó doblemente: detectar agujeros negros con masas inesperadas y descubrir que en el corazón de estas estrellas, en cuya frontera creíamos que el espacio y el tiempo morían, cuando transitan la segunda mitad de su larga vida, quedan embarazadas de espacio. y tiempo de devolver un día lo tomado. Imaginaste muchas posibles soluciones a la paradoja de la información, pero nunca una tan increíblemente hermosa.

Nos despedimos, pero no porque se acaben las novedades. ¡Tantas cosas pasaron en sólo cuatro años!

No te diremos qué Roger Penrose ganó el Premio Nobel de Físicaporque quizás la alegría te tiene un regusto agridulce.

Terminemos diciéndole que algunas de las ondas gravitacionales detectadas sugieren una posibilidad aterradora: es probable que muchos de los agujeros negros resultantes de las fusiones observadas hayan salido disparó con tal velocidad que dejarán sus galaxias para siempre. Esos viajeros, que transitan la inmensidad del cosmos con un universo en sus entrañas, nos llenan de melancolía; nos recuerdan a ti.

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Este artículo fue publicado originalmente en La conversación. leer el original.