ATENCION AQUI: Los agujeros negros son realmente Negros? ENTERATE

¿Son los agujeros negros realmente negros? Un nuevo experimento de laboratorio apunta hacia el "no".

Aquí, una imagen simulada por computadora de un agujero negro supermasivo en el núcleo de una galaxia, con la región negro en el centro que representa el horizonte de sucesos.

Crédito: NASA, ESA, y D. Coe, J. Anderson, y R. van der Marel (STScI)

El uso de un agujero negro simulado hecho de ondas de sonido, los científicos han observado un fenómeno conocido como radiación de Hawking: una emisión de energía débil que, en teoría, se crea justo en el borde del horizonte de sucesos de un agujero negro, o el punto más allá del cual ni siquiera la luz puede escapar .

Si la radiación de Hawking proviene de los agujeros negros astrofísicos (no sólo los creados en un laboratorio), significaría que estos objetos no son del todo oscuro. También podría ayudar a los científicos a resolver una paradoja planteada por los agujeros negros, y tal vez arrojar luz sobre uno de los problemas más importantes que enfrenta la física moderna. 

Jeff Steinhauer, un físico experimental en el Technion - Israel Institute of Technology de Israel, y autor principal del nuevo estudio, dijo a Space.com.

De acuerdo con Steinhauer, cálculos anteriores por el cosmólogo Stephen Hawking (que subió con la teoría que lleva su nombre) combinan las teorías de la física cuántica y la gravedad. El experimento actual pone a prueba esos cálculos, proporcionando la primera evidencia sólida de que son correctos, dijo Steinhauer.

"Un agujero negro es un campo de pruebas para las leyes de la física", dijo Steinhauer.

Nadando contra la corriente

Hay un concepto difícil en la física que dice que los pares de partículas parpadean constantemente a la existencia a través del espacio. Una de ellas es una partícula de materia normal y la otra es exactamente lo opuesto, o antipartícula, así que los dos se aniquilan entre sí, y no hay ningún cambio en el balance de energía del universo. Estos se denominan partículas virtuales .Cuando esto sucede cerca del borde, o horizonte de sucesos , de un agujero negro, las partículas pueden evitar la destrucción completa; uno puede caer en el interior, mientras que el otro escapa.

Pero la observación de tales interacciones en la naturaleza ha seguido siendo difícil, la radiación de Hawking alrededor de un agujero negro (si existe) es tan débil que no puede ser visto desde la Tierra alrededor de los agujeros negros conocidos (la mayoría de los cuales están muy lejos). Además de la distancia, la radiación de Hawking es probable abrumado por la radiación procedente de otras fuentes, dijo Steinhauer.

"Esto hace que al parecer casi imposible ver esta muy leve radiación procedente del agujero negro", dijo.

El mismo problema se aplica en un laboratorio, donde cualquier calor puede crear radiación de fondo que supera la radiación Hawking laboratorio-producida. Para eliminar ese problema, el experimento de Steinhauer corrió a menos de una mil millonésima de grado por encima del cero absoluto.

En el agujero negro analógica, una línea de átomos de rubidio, transmitir desde un láser para crear una forma de materia conocido como condensado de Bose-Einstein . fluye más rápido que la velocidad del sonido en una dirección del gas frío, de modo que una onda de sonido tratando de ir contra la corriente no logra avanzar. A este respecto, la onda de sonido se mueve más lentamente es como una partícula tratando de escapar de un agujero negro.

"Es como tratar de nadar contra el río," dijo Steinhauer. "Si el río va más rápido que se puede nadar, ir hacia atrás, a pesar de que se siente como si se va hacia adelante."

El intento de aguas arriba es análogo a la luz en un agujero negro tratando de escapar, dijo. Las ondas sonoras que tratan de avanzar en su lugar se desplazan hacia atrás. Si dos partículas virtuales se crearon cerca del borde del horizonte de sucesos, una partícula podría ser consumido por el agujero negro (el flujo de movimiento rápido), mientras que el otro escapa, evitando la destrucción. Las partículas que escapan son llamados radiación de Hawking.

Un método de crear un agujero negro usando ondas de sonido se propuso en 1981, y desde entonces los científicos han luchado para simular la radiación de Hawking en el laboratorio. Hace dos años, Steinhauer realizó un experimento que mide la radiación de Hawking después de que algo se estrelló deliberadamente en el horizonte de sucesos del agujero negro analógica. Este nuevo experimento se llevó más de una postura de esperar y ver, esperando a que el par partícula-antipartícula que aparezca sin estimulación externa, más parecido a lo que sucede en las profundidades del espacio.

Jeff Steinhauer se encuentra con una máquina capaz de simular las condiciones de agujero negro en el laboratorio.Crédito: Nitzan Zohar, la Oficina del Portavoz Technion

Al igual que la teoría de Hawking, el agujero negro simulada escupió las partículas predichas, un signo de la radiación de Hawking.

"Lo que vi sugiere que un verdadero agujero negro podría emitir algo", dijo Steinhauer.

El nuevo hallazgo también tiene grandes implicaciones en el campo de la física, dijo. Uno de los mayores misterios de la física es la razón por la teoría de la gravedad de Einstein (que describe las interacciones a gran escala en el universo) no parece ser compatible con la mecánica cuántica (que describe las interacciones muy pequeña escala).

"La combinación de la gravedad con la física cuántica es una de las principales metas de la física hoy en día", dijo Steinhauer. "Hawking hizo los primeros pasos hacia eso."

El agujero negro simulado probado ecuaciones de Hawking.

"Sus cálculos predijeron que debería ser la luz de un agujero negro", dijo Steinhauer. "Resulta que sus cálculos eran correctos."

Resolver una paradoja?

Un resultado interesante del agujero negro artificial involucrado idea de la paradoja de la información . De acuerdo con la teoría de Einstein de la relatividad general , todo lo que cruza el horizonte de sucesos de un agujero negro se consume, incluyendo la información. A medida que la partícula escapar roba la energía de un agujero negro, el objeto masivo puede reducir con el tiempo, con el tiempo se evapora en la nada. Por supuesto, esto supone que ha dejado de consumir el material cercano y por lo tanto no se pone en nuevo peso. En teoría, un agujero negro puede reducir a la nada, llevándose consigo la información transportada por o sobre las partículas que consumía.

"La información ha desaparecido", dijo. "Es como si se entra en el agujero negro y desaparece."

Dado que la mecánica cuántica sugiere que la información no se puede perder, eso plantea una paradoja.

Según los cálculos de Hawking, las partículas que sobreviven no contienen información útil sobre cómo se formó el agujero negro y lo que consume, lo que sugiere que la información desvanecido con el propio agujero negro.

el agujero negro de Steinhauer reveló que los pares de partícula mayor energía permanecieron enredados, incluso después de que uno fue tragado por el horizonte de sucesos. partículas entrelazadas son capaces de compartir información de forma instantánea, incluso cuando están separados por grandes distancias, un fenómeno descrito a veces como "acción fantasmal a distancia".

"Algunas de las soluciones a este [paradoja] probablemente se basan en el enredo", dijo Steinhauer.

Los científicos no relacionados con la investigación que fueron entrevistados por Nature News y Physics World ambos dijeron que, si bien el experimento parece haber medido la radiación de Hawking, que no prueba necesariamente que existe radiación de Hawking alrededor de los agujeros negros en el espacio.

La investigación fue publicada en la revista Nature Physics.