Se supone que nada escapa al horizonte de sucesos de un agujero negro; sin embargo, una nueva investigación sugiere que puede filtrar información en secreto. Esa fuga aparecería en firmas sutiles en ondas gravitacionales, y ahora sabemos cómo buscarlas, dicen los autores del estudio.
En 1976, Stephen Hawking sacudió el mundo de la astrofísica con su descubrimiento de que agujeros negros no son completamente negros. En cambio, emiten pequeñas cantidades de radiación y, con el tiempo suficiente, pueden emitir tanta que desaparecen por completo. Pero esto introdujo un problema enorme. La información fluye hacia los agujeros negros a medida que consumen materia, y esa información no puede escapar. Pero Radiación de Hawking no lleva ninguna información con él. Entonces, ¿qué le sucederá cuando el agujero negro desaparezca?
Esta “paradoja de la información de los agujeros negros” ha atormentado a los investigadores durante décadas, y han desarrollado numerosas soluciones potenciales. Se la conoce como no localidad no violenta. En este escenario, el interior de los agujeros negros está conectado con su exterior a través de una “no localidad cuántica”, en la que las partículas correlacionadas comparten el mismo estado cuántico, un efecto Einstein llamado “acción espeluznante a distancia”. Esta no localidad es “no violenta” porque no hay nada más energético que una explosión o fusión que esté causando las ondas gravitacionales resultantes: las ondas en el espacio-tiempo fuera del agujero negro. Más bien, están siendo causados por las conexiones cuánticas entre el interior y el exterior del agujero negro.
Si esta hipótesis es cierta, el espacio-tiempo alrededor de los agujeros negros conlleva pequeñas perturbaciones que no son del todo aleatorias. En cambio, las variaciones se correlacionarían con la información dentro del agujero negro. Luego, cuando el agujero negro desapareciera, la información se conservaría fuera de él, resolviendo así la paradoja.
En un reciente papel preimpreso que aún no ha sido revisada por pares, los investigadores de Caltech investigaron esta intrigante hipótesis para explorar cómo podríamos probarla.
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Los investigadores descubrieron que estas correlaciones cuánticas no locales no sólo dejan una huella en el espacio-tiempo alrededor de un agujero negro; también dejan una huella en las ondas gravitacionales liberadas cuando los agujeros negros se fusionan. Estas firmas existen como pequeñas fluctuaciones encima de la señal de la onda gravitacional principal, pero tienen un espectro único que las separa claramente de las ondas habituales.
Los investigadores describieron un programa para separar esta señal especial. Descubrieron que los detectores de ondas gravitacionales actuales, como el Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser y el interferómetro Virgo, no tienen la sensibilidad para determinar de manera integral si la no localidad no violenta es una solución precisa a la paradoja de la información del agujero negro. Pero instrumentos de próxima generación que actualmente se están diseñando y construyendo podrían ser capaces de hacerlo.
El siguiente paso de la investigación es construir modelos aún más precisos de cómo la no localidad no violenta afecta el espacio-tiempo alrededor de agujeros negros realistas. Esto proporcionará una predicción precisa de cómo deberían verse los cambios en las señales de las ondas gravitacionales, y podría conducir a una resolución de la infame paradoja.