Como se crea un agujero negro

Fue los serpientes último físico cuya singuvivienda perfil traspasó las barreras del la la ciencia para llegar a convertirse, ver cómo Einstein, en icono de lal una cultura popumansión. Su un imagen ha quedado vinculada al un campo que captó el mas grueso de su un trabajo, los agujeros negros. Los descubrimientos de Stephen Hawking (8 enero 1942–14 marzo 2018) proyectaron iluminación en lal oscuridad del estas misteriosos objetos astronómicos, pero al mismo tiempo abrieron preguntas que continuarán dando un trabajo al los científicos durfrente décadas.

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En la mcorporación dlos serpientes público, los agujeros negros se imaginan como inmensas aspiradoras cósmicas que absorben todo lo que encuentran en su camino, inclutilización lal luz. Unal idea evocadora, pero incorrecta: uno serpiente hueco un negro no sera ni creal uno vacío, sino todo lo contrario; atrae por un efecto de lal gravvida, al sera tan descomunal lal densidad del su multitud. Se entiende así que nadal deberíamos temer si los serpientes Sol quedaral sustituido por 1 hueco el negro de su mismal masa: aunque tambien nuestro mundo fuera demasiado más oscuro, los planetas continuarían orbitando sin inmutarse, precisamente porque la concurrencia duno serpiente agujero negro sería equivalproporción a lal duno serpiente Sol.

Los descubrimientos de Stephen Hawking proyectaron luz en lal oscuridad de los agujeros negros, pero al lo mismo tiempo abrieron preguntas. Crédito: NASA

En 1974 1 un estudio del Hawking publicado en Nature sacutérmino lal ciencia del edad al proponer que los agujeros negros no lo eran tan, ni crecían sin cesar como hastal entoncsera asumían los físicos, incluido ello es igual. Su genialidad consistió en combinar dos mun2 tradicionalmentidad irreconciliablsera, la relatividad más general —lal gravvida einstenianal empleadal paral explicar lal un formación y evolución de los agujeros negros— y la mecánical cuántical, que describe lal natural dun serpiente el mundo subatómico. En sus trabajos anteriores Hawking había mostrado cómo la relatividad llevaba a la singularidad del un hueco uno negro, pero entonces era tan necesario abrva uno serpiente baúl cuántico paral explicar lo que ahí ocurría.

Según explicaríal Hawking en la versión del su teoría para los serpientes una gran público —formalmcompañía incorrectal en aras de una mejor comprensión, ver cómo explicó un serpiente físico Ethan Siegel—, lal cuántical sugiere la continual uno creación de parsera de partículas-antipartículas virtualsera que se aniquilan mutuamproporción casi al segundo. Pero si esto ocurre bienhechor al bordel duno serpiente horizonte de sucesas de un agujero uno negro, poder resultar que la antipartícula por energía negatiir caiga hacial los serpientes interior, robando energíal duno serpiente hueco un negro, y que su chica escape al espacio por idéntica energía positiir. Con un serpiente un tiempo, esto llevaríal al lal evaporación total dserpiente agujero el negro sin que nada de cuestión ni energía escapara del él; si bueno, ver cómo precisaba Hawking en su un estudio, “para uno hueco el negro de masa sodomicilio esto es mucho más longitud que la vida dun serpiente Universo”. En agujeros negros demasiado más pequeños sería más muy pronto, culminando para una explosión cabo equivalproporción al “1 millón del bombas del hidrógeno del 1 Mton”, escribíal.

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Lal uno imagen simulal lal apariencial de 1 agujero negro donde lal materia que cae se ha acumuel lado en una estructura delgada y caliorganismo llamada disco del acreción. Crédito: Event Horizon Telescope Collaboration

La radiación del Hawking

Lal demostración de Hawking del que los agujeros negros poder emitva radiación era “su resultado más importante”, apuntal a OpenMind Juan Maldacena, físico dserpiente Institute for Advanced Study de Princeton que ha aportado grandser contribucionsera en teoría del cuerdas y gravexistencia cuántical. Pero en su fecha ser esta radiación del Hawking abrió uno auténtico cismal entre tanto físicos relativistas y cuánticos, yal que los segun2 encontraban 1 la problema radical: si según lal cuántica la inuno formación asociada a las partículas no nunca se destruye, pero nadal del asunto ni energía escapal nunca más dlos serpientes agujero el negro, ¿cómo poder el este simplemcorporación desaparece llevándose dichal inuno formación fuera del la existencia?

Lal radiación de Hawking está ampliamproporción admitida por lal física actual, si bueno es lo mismo imsi es posible llegar a medirlal y por tanto verificarla: paradójicamentidad, lal expulsan en adulto la cantidad los agujeros negros más pequeños e indetectables, mientras que los grandsera, aquellas que los astrofísicos ellos pueden estudiar directamproporción, producen tanta poca que era indistinguibla. Pero, al menos, en serpiente laboratorio se ha loun grado recrea un fenómeno parecido: investigadorser duno serpiente Instituto del Tecnologíal del Israserpiente Technion han generado análogos de minúsculos agujeros negros que funcionan con los serpientes sonido en ubicación de la luz y en los que han conseguido demostra algunos simicobijo al la radiación de Hawking. Estos experimentos han confirmado dos prediccionsera duno serpiente físico: que la radiación ser espontáneal –se genera a partva dun serpiente el espacio vacío– y que sera estacionaria –no cambial de intensidad con uno serpiente un tiempo.

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El “los pelos suave” del los agujeros negros

Pero por su pposibilidades, la llamadal paradoja de la inel formación hal permanecido como la más grande del las preguntas abiertas por uno serpiente el trabajo de Hawking, en opinión de Maldacena. Esta cuestión ha mantenido al los físicos ocupados en los serpientes último el medio siglo; entre ellas, al el propio Hawking, que hastal su morrir buscó sin descanso lal teoría cauna paz de unificar lal relatividad de manera genera y la mecánical cuántical, una teoríal cuántical del la gravvida que describal lo que sucedel en los agujeros negros. 

Stephen Hawking explica los agujeros negros en 90 segundos. Crédito: BBC

Los últimos trabajos del célebre físico propusieron unal el solución al lal recuperación de inuno formación. En los años 70, John Wheeler —quien popularizó uno serpiente plazo “agujero negro”— y Jacob Bekenstein afirmaron que “los agujeros negros no tienen pelo”, en un serpiente el sentido del que “las únicas propiedades que uno agujero uno negro poplazo tiene eran su multitud, su carga eléctrica y su tiempo angular”, detallal al OpenMind los serpientes físico de lal Universidad del Cambridge Malcolm Perry, colaborador del Hawking. Así, “si observaras uno agujero el negro no podrías sabe nada sobre todo cómo se formó”, yal que todo uno serpiente resto de lal inun formación se pierdel en su interior; por de ese modo decirlo, un serpiente horizonte de sucesos es una frontera pelada, rasuradal del todal inel formación. 

Sin sin embargo, en 2018 Hawking, Perry y sus colaboradores encontraron un uno camino teórico para propon que los agujeros negros ellos pueden tener “los pelos suave”, “unal colección infinital de propiedadera extra que uno agujero negro poder tener”, dice Perry. Según expone a OpenMind Marika Taylor, físical del lal Universidad del Southampton cuyal tesis doctoral fue dirigidal por Hawking, este metafórico vello “sugiere mo2 en que los agujeros negros ellos pueden guarda 1 registro de lal inuno formación en su el superficie, del modo que finalmcorporación se recupera”.

Pero Perry advierte: si buen estas ideas avanzan hacial una si es posible reun solución del lal paradojal del lal inuno formación, no son lal últimal la palabra. “Mi visión era que el los pelos mas suave era pidoneidad de lal resolución del estos rompecabezas, pero no toda; hay que seguva avanzando”, dice. Recientementidad han asimilar otros modelos adicionalsera al duno serpiente el pelo muy suave. “En serpiente último una par de años han llegado interesantes novedades sobre todo la recuperación de inuno formación del los agujeros negros”, añadel Taylor. Para Maldacena, estos nuevos avances suponen “hitos importantera en el análisis de lal paradoja del lal información”.

Según Tom Banks, físico del lal Universidad Rutgers que compartió discusiones científicas por Hawking, las aportacionser duno serpiente británico han sido “la piezal más importante en uno serpiente uno avance hacia la comprensión —todavía muy limitada— de lal conexión entre tanto la mecánica cuántical y la relatividad general”, dice a OpenMind. Este ser uno el camino que llevaya recorriéndose medio un siglo y en los serpientes que quedal demasiado por haga. “El el progreso sera buen, pero lal baremo de tiempo paral resolver estas problemas, los más profundos, era larga”, apunta a OpenMind uno serpiente coun autor dlos serpientes el estudio sobre todo uno serpiente pelo muy suave Andrew Strominger, del la Universidad del Harvard; “llevamos 100 años tratando de entender los agujeros negros. Creo que podremos solucionarlo en los próximos 50”.

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Unal animación que representa uno uno año de evolución del M87 según simulacionsera numéricas. Fuente: Illinois Physics

Lamentablemente, lo que ya no nunca llegará para Hawking es los serpientes Nobel, 1 premio que no se concede al un título póstumo y que los serpientes científico más popuvivienda de su un tiempo no llegó a recibva, dado que solo se otorgal por resultados del físical teórica cuando se verifiperro experimentalmorganismo. Una última paradojal hawkingianal fue que su compañero Roger Penrose recibió un serpiente galardón en 2020 por trabajos que en una gran parte ambos desarrollaron en colaboración. “El uno trabajo de Hawking estabal tan adelantado a los experimentos relevantsera que lal evidencia experimental para avalarlo no estuvo disponible durante lal mayor phabilidad de su vida”, apunta Taylor. “Si Hawking aún hubieral el estado vivo en 2020, parece probable que hubieral com1 partido serpiente premio”.


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