No existen los hoyos negros, dice Stephen Hawking

Según el renombrado físico, los hoyos negros no tienen horizontes de eventos más allá de los cuales no hay regreso.

Los hoyos negros no existen, al menos no como los imaginamos, dice el renombrado físico Stephen Hawking. Con ello podría provocar que se reconsidere uno de los objetos más misteriosos del espacio.

Un nuevo estudio de Hawking dice también que los hoyos negros pueden no tener «barreras de fuego», cinturones destructivos de radiación que, de acuerdo con algunos investigadores, incinerarían cualquier cosa que pasara a través de ellos, pero que otros científicos consideran una imposibilidad.

(Nota del editor: Manténte al tanto del artículo «Devorador de estrellas» en la edición de abril de la revista National Geographic en español).

La visión convencional de los hoyos negros plantea que su fuerza de gravedad es tan poderosa que nada puede escapar de ella -ni siquiera la luz- y por eso se llaman hoyos negros. La supuesta frontera tras la cual no hay retorno se conoce como el horizonte de eventos.

En esta visión, toda la información sobre todo lo que se aventura más allá del horizonte de eventos se destruye. Por otro lado, la física cuántica, que es la mejor descripción que tenemos hasta ahora de cómo se comporta el universo en un nivel subatómico, propone que la información nunca puede destruirse, lo que lleva a un conflicto teórico fundamental.

No hay horizontes de eventos

Ahora Hawking sugiere una solución a la paradoja: los hoyos negros no tienen horizontes de eventos después de todo, así que no destruyen la información.

«La ausencia de horizontes de eventos significa que no hay hoyos negros en el sentido de un régimen del que la luz no puede escapar», escribió Hawking en un artículo publicado en línea el 22 de enero. El artículo está basado en una conferencia que dio en agosto en un taller en el Instituto Kavli de Física Teórica en Santa Bárbara, California.

En vez de eso, Hawking propone que los hoyos negros tienen «horizontes aparentes» que atrapan la materia y la energía sólo temporalmente, y que la energía resurge después como radiación. Esta radiación que sale del hoyo posee toda la información original de lo que cayó al hoyo negro, aunque en una forma radicalmente distinta. Como la información que sale está revuelta, escribe Hawking, no hay una manera práctica de reconstruir nada de lo que cayó en el hoyo a partir de lo que salió. Esa revoltura ocurre por la naturaleza caótica del horizonte aparente, similar a la naturaleza del estado del tiempo en la Tierra.

No podemos reconstruir cómo era un objeto que cayó a un hoyo negro con base en la información que sale de él, escribe Hawking, de la misma manera que «uno no puede predecir el estado del tiempo más allá de unos cuantos días.»

Sin barreras de fuego

El razonamiento de Hawking contra los horizontes de eventos también parece eliminar las llamadas «barreras de fuego», zonas abrasadoras de radiación intensa que algunos científicos sugirieron recientemente (y no sin suscitar controversia) que podrán existir en los horizontes de eventos o cerca de ellos.

Para tener una idea del significado del nuevo planteamiento, es útil saber que Hawking reveló hace unas décadas que los hoyos negros no son perfectamente «negros». Más bien emiten radiación un poco más allá de sus horizontes de eventos y la energía de sus campos gravitacionales hace que aparezcan pares de partículas en el vacío circundante.

Conforme avanza el tiempo, generar esta llamada radiación de Hawking hace que los hoyos negros pierdan masa o incluso se evaporen por completo.
De acuerdo con esta teoría, los pares de partículas que se crean alrededor de los hoyos negros deben estar «enredados» entre sí. Esto significa que el comportamiento de cada par está conectado, sin importar la distancia entre esas partículas. Un miembro de cada par cae al hoyo negro, mientras que el otro escapa.

Pero análisis recientes sugieren que cada partícula que abandona el hoyo negro también debe estar enredada con todas las partículas que salieron y se fueron. Esto choca de frente contra un principio de la física cuántica que ya se ha comprobado y que dice que el enredamiento siempre es «monógamo,» es decir, que dos partículas, y sólo dos, están conectadas desde su creación.

Como ninguna partícula puede tener dos tipos de enredamiento en forma simultánea -con otra partícula cuando fue creada, y con todas las otras partículas que han salido del hoyo negro- en teoría uno de esos enredamientos debe deshacerse, liberando cantidades vastas de energía y generando una barrera de fuego.

Las barreras de fuego obedecen a la física cuántica, y así se resuelve el problema que plantean los hoyos negros con respecto al enredamiento. Pero surge otro problema que contradice el ya probado «principio de equivalencia» de Einstein, que implica que cruzar un horizonte de eventos debe ser un evento ordinario. Un astronauta hipotético que atraviese el horizonte de eventos de un hoyo negro ni siquiera debería darse cuenta que lo ha cruzado. Sin embargo, si hubiera una barrera de fuego, el astronauta se incineraría al instante. Como esto viola el principio de Einstein, Hawking y otros han buscado demostrar que las barreras de fuego son imposibles.

«Casi suena como si estuviera remplazando la barrera de fuego con una de caos», dice Joe Polchinski, del Instituto Kavli, quien no participó en el trabajo de Hawking.

Preguntas abiertas

Aunque el físico cuántico Seth Lloyd, del Instituto Tecnológico de Massachusetts, piensa que la idea de Hawking sirve para evitar las barreras de fuego, dijo que no enfrenta realmente el problema que éstas crean.
«Aconsejaría cautela con cualquier creencia de que Hawking ha descubierto una nueva y drástica solución a todas las preguntas relativas a los hoyos negros», dijo el físico teórico Sean Carroll, del Instituto de Tecnología de California, quien no participó en este estudio. «Estos problemas están muy lejos de estar resueltos.»

El físico teórico Leonard Susskind, de la Universidad Stanford en California, quien tampoco participó en la investigación de Hawking, sugiere que puede haber otra solución al problema que plantean los hoyos negros. Por ejemplo, el trabajo de Susskind y de su colega Juan Maldacena apunta a que el enredamiento podría estar ligado a los agujeros de gusano: atajos que en teoría pueden conectar puntos distantes en el espacio y en el tiempo. Esta línea de pensamiento podría ser el fundamento de investigaciones capaces de resolver la controversia de las barreras de fuego, dijo Susskind.

El físico teórico Don Page, de la Universidad de Alberta en Edmonton, Canadá, señaló que en el futuro inmediato no habrá manera de encontrar evidencia que apoye la idea de Hawking. Los astrónomos no van a poder detectar ninguna diferencia en el comportamiento de los hoyos negros respecto a lo que ya han observado.

No obstante, la nueva propuesta de Hawking «puede llevar a una teoría más completa en relación a la gravedad cuántica, que haga otras predicciones que sí sean comprobables», dijo Page.

Carroll planea estar al tanto de lo que haga Hawking próximamente. «Es muy posible que Hawking tenga un argumento mucho mejor que aún no haya anotado en papel».

(Ilustración de NASA/JPL/CALTECH)