La teoría más famosa de Stephen Hawking sobre los agujeros negros acaba de recibir una actualización siniestra, una que proclama que todo en el universo está condenado a evaporarse. En 1974, Hawking propuso que los agujeros negros finalmente se evaporan al perder lo que ahora se conoce como radiación de Hawking: un drenaje gradual de energía en forma de partículas de luz que surgen alrededor de los campos gravitatorios inmensamente poderosos de los agujeros negros. Ahora, una nueva actualización de la teoría ha sugerido que la radiación de Hawking no solo se crea robando energía de los agujeros negros, sino de todos los objetos con suficiente masa. Si la teoría es cierta, significa que todo en el universo eventualmente desaparecerá, su energía se desangrará lentamente en forma de luz.
“Eso significa que los objetos sin un horizonte de eventos [el punto gravitacional de no retorno más allá del cual nada, ni siquiera la luz, puede escapar de un agujero negro], como los restos de estrellas muertas y otros objetos grandes en el universo, también tienen este tipo de de radiación”, dijo en un comunicado el autor principal, Heino Falcke, profesor de astrofísica en la Universidad de Radboud en los Países Bajos. “Y, después de un período muy largo, eso llevaría a que todo en el universo eventualmente se evaporara, al igual que los agujeros negros. Esto cambia no solo nuestra comprensión de la radiación de Hawking, sino también nuestra visión del universo y su futuro”.
Los investigadores publicaron sus hallazgos el 2 de junio en la revista Physical Review Letters.
Monstruos del espacio-tiempo
De acuerdo con la teoría cuántica de campos, no existe el vacío vacío. En cambio, el espacio está repleto de pequeñas vibraciones que, si están imbuidas de suficiente energía, estallan aleatoriamente en partículas virtuales, produciendo paquetes de luz o fotones de muy baja energía.
En un artículo histórico publicado en 1974, Hawking predijo que la fuerza gravitacional extrema que se siente en las bocas de los agujeros negros, sus horizontes de eventos, invocaría fotones de esta manera. La gravedad, según la teoría general de la relatividad de Einstein, distorsiona el espacio-tiempo, de modo que los campos cuánticos se distorsionan más cuanto más se acercan al inmenso tirón gravitatorio de la singularidad de un agujero negro.
Debido a la incertidumbre y la rareza de la mecánica cuántica, Hawking dijo que esta deformación crea bolsas desiguales de tiempo que se mueve de manera diferente y picos de energía posteriores en todo el campo. Estos desajustes de energía hacen que aparezcan fotones en el espacio retorcido alrededor de los agujeros negros, extrayendo energía del campo del agujero negro para que puedan estallar. Si las partículas luego escapan del agujero negro, este robo de energía llevó a Hawking a concluir que, en una vasta escala de tiempo mucho más larga que la edad actual del universo, los agujeros negros eventualmente perderían toda su energía y desaparecerían por completo.
Pero si un campo gravitatorio es todo lo que se necesita para producir fotones y fluctuaciones cuánticas, ¿Qué impide que cualquier objeto con una masa que se deforme en el espacio-tiempo cree radiación de Hawking? ¿La radiación de Hawking necesita la condición especial del horizonte de sucesos de un agujero negro, o puede producirse en cualquier parte del espacio? Para investigar estas preguntas, los autores del nuevo estudio analizaron la radiación de Hawking a través de la lente de un proceso pronosticado durante mucho tiempo llamado efecto Schwinger, en el que, en teoría, la materia puede generarse a partir de las poderosas distorsiones causadas por un campo electromagnético.
Efectivamente, al aplicar el marco del efecto Schwinger a la teoría de Hawking, los físicos teóricos produjeron un modelo matemático que reproducía la radiación de Hawking en espacios que experimentaban un rango de intensidades de campo gravitatorio. Según su nueva teoría, no es necesario un horizonte de eventos para que la energía se escape lentamente de un objeto masivo en forma de luz; el campo gravitatorio del objeto es suficientemente bueno por sí solo.
“Mostramos que mucho más allá de un agujero negro, la curvatura del espacio-tiempo juega un papel importante en la creación de radiación”, dijo en el comunicado el segundo autor Walter van Suijlekom, profesor de matemáticas en la Universidad de Radboud. “Las partículas ya están separadas allí [más allá del agujero negro] por las fuerzas de marea del campo gravitacional”.
Lo que la teoría de los investigadores significa en realidad no está claro. Posiblemente, a medida que la materia que forma las estrellas, las estrellas de neutrones y los planetas envejece, eventualmente sufrirá una transición de energía a un estado de energía ultrabaja completamente nuevo. Esto podría ser suficiente para eventualmente colapsar toda la materia en agujeros negros, que podrían continuar goteando luz lentamente hasta que también desaparezcan sin dejar rastro.
Desafortunadamente (o afortunadamente, dependiendo de las dudas que pueda tener sobre la evaporación), todo esto es solo especulación en espera de confirmación. Para averiguar si es una predicción real del destino final de nuestro universo, los físicos deberán detectar algo de radiación de Hawking que se produce alrededor de objetos gravitacionalmente densos, tanto alrededor de agujeros negros como de planetas, estrellas o estrellas de neutrones. Si todo está destinado a desaparecer en un destello de luz fría, debería haber muchos lugares para buscar.
Fuente: Live Science.
