Stephen Hawking tenía razón: una nueva y extraña investigación muestra que los agujeros negros pueden evaporarse
En 1974, Stephen Hawking hizo una de sus predicciones más famosas: que los agujeros negros acabarán por evaporarse por completo.
Según la teoría de Hawking, los agujeros negros no son perfectamente "negros" sino que en realidad emiten partículas. Hawking cree que esta radiación eventualmente absorberá suficiente energía y masa del agujero negro para provocar su desaparición. Se creía ampliamente que esta teoría era correcta, pero alguna vez se pensó que era casi imposible de probar.
Sin embargo, por primera vez, los físicos han demostrado esta elusiva radiación de Hawking, al menos en un laboratorio. Aunque la radiación de Hawking es demasiado débil para ser detectada en el espacio por nuestros instrumentos actuales, los físicos han visto ahora que esta radiación es simulada por ondas sonoras negras y agujeros creados por la materia más fría y extraña del universo. [9 pensamientos sobre los agujeros negros que te sorprenderán] Sobre las partículas
Los agujeros negros ejercen una atracción gravitacional tan fuerte que ni siquiera los fotones que viajan a la velocidad de la luz pueden escapar. Aunque normalmente se piensa que el vacío del espacio está vacío, las incertidumbres de la mecánica cuántica dictan que está lleno de partículas virtuales que existen dentro y fuera de pares materia-antimateria. (Una partícula de antimateria tiene la misma masa que su partícula de materia, pero una carga opuesta).
Normalmente, cuando aparece un par de partículas virtuales, inmediatamente se aniquilan entre sí. Sin embargo, junto a un agujero negro, la gravedad extrema separa las partículas: una partícula es absorbida por el agujero negro y la otra es lanzada al espacio. Las partículas absorbidas tienen energía negativa, lo que reduce la energía y la masa del agujero negro. Si se traga una cantidad suficiente de estas partículas virtuales, el agujero negro acabará por evaporarse. Las partículas que se escapan se llaman radiación de Hawking.
Esta radiación es tan débil que actualmente no podemos observarla desde el espacio, pero los físicos han ideado formas muy creativas de medirla en el laboratorio. Horizonte de sucesos en cascada
El físico Jeff Steinhauer y sus colegas del Instituto Tecnológico Technion-Israel de Haifa utilizaron un gas extremadamente frío llamado condensado de Bose-Einstein para simular un agujero negro. El horizonte de sucesos, el límite invisible de del que nada puede escapar. En una corriente de gas que fluye, colocaron un acantilado, creando una "cascada" de gas; a medida que el gas fluye sobre la cascada, convierte suficiente energía potencial en energía cinética para que fluya más rápido que la velocidad del sonido.
En lugar de partículas de materia y antimateria, los investigadores utilizaron pares de fonones, u ondas sonoras cuánticas, en el flujo de aire. Steinhauer le dijo a WordsSideKick.com que los fonones del lado lento pueden viajar río arriba, lejos de la cascada, pero los fonones del lado rápido no pueden y están atrapados en un "agujero negro" de gas supersónico.
"Es como si estuvieras tratando de nadar contra una corriente y la corriente se mueve más rápido de lo que puedes nadar". Sentirás que estás avanzando, pero en realidad estás retrocediendo. Esto es como un fotón en un agujero negro que intenta salir del agujero negro, pero la gravedad lo empuja en la dirección equivocada.
Hawking predijo que la radiación de las partículas emitidas estaría en un espectro continuo de longitudes de onda y energías. También dijo que podría describirse mediante una temperatura única que depende únicamente de la masa del agujero negro. Renault Parentany, físico teórico del Laboratorio de Física de la Universidad Paris-Sude, dijo a WordsSideKick.com que los experimentos recientes confirmaron ambas predicciones en los agujeros negros sónicos. Parentani también estudia agujeros negros simulados, pero desde una perspectiva teórica no participó en la nueva investigación. "Se trata de un experimento muy preciso. Desde una perspectiva experimental", afirma Jeff [Steinhauer], actualmente el principal experto mundial en la física del uso de átomos fríos para detectar agujeros negros, la investigación es "un paso en un largo proceso". Sin embargo, el estudio no muestra que los pares de fonones estén relacionados entre sí a nivel cuántico, lo cual es otro aspecto importante de la predicción de Hawking.
"Esta historia continuará", dijo Parentani a Strange Objects. Los pensamientos más lejanos de Hawking sobre los agujeros negros Los mayores misterios sin resolver de la física
Publicado originalmente en Live Science