domingo, 9 de febrero de 2014

La paradoja del muro de fuego

Las últimas declaraciones de Stephen Hawking han creado un tumulto en los medios de comunicación.  Cabeceras como El País, El Mundo, ABC o Antena 3 se han hecho eco de la noticia escribiendo titulares en los que se podía leer que según Hawking los agujeros negros no existen.

La noticia que aparece en los medios no es del todo correcta, sin embargo, es muy llamativa si se la titula así. Bien, lo que Hawking ha querido decir no es exactamente eso, si no que la idea que existe hoy en día sobre los agujeros negros tiene que ser renovada debido a una cuestión de paradojas con los modelos físicos actuales.

El tema principal de su nueva postura se basa en la paradoja de los muros de fuego que circundan los agujeros negros. Uno de los principales atributos de estos astros, aparte de su gravedad es su horizonte de sucesos, una región que marca el punto de no retorno, la región donde la gravedad es tan fuerte que sus efectos hacen imposible que nada pueda volver a salir una vez se cruza.

La naturaleza singular de los agujeros negros suponían hasta hace unos años un problema ya que violaba las leyes de la termodinámica, cuya segunda ley establece que todos los sistemas tienen una entropía, o nivel de desorden de energía, siempre creciente, es decir, todo tiende a desgastarse y desaparecer con el tiempo con lo que su energía se dispersa. Esto implica que todas las cosas desprenden algún tipo de calor. Este contexto en principio no casa con los agujeros negros ya que no pueden desprender nada como hemos dicho antes, sin embargo, en 1974 Stephen Hawking propuso una solución a este problema mediante la radiación de Hawking. Esta radiación se produce cuando en el vacío, entendido por un espacio con una densidad muy baja de partículas o energía, se crean pares de partículas súbitamente de la nada para encontrarse y aniquilarse casi al momento preservando la ley de equivalencia de energía. Este fenómeno se denomina energía del vacío. Cuando estos pares se crean cerca del horizonte de sucesos una de las compañeras podía cruzarlo dejando a su otro par fuera del agujero mientras que ella se perdía más allá del horizonte. Este proceso roba una pequeña porción de energía del agujero negro, reduciendo así su energía y contribuyendo a la pérdida de su masa.


Así se resolvía el problema de la entropía pero suponía a su vez otro rompecabezas, el de la paradoja del muro de fuego.  Cuando las partículas aparecen por pares estas tienen un entrelazamiento cuántico, es decir, para conocer la información total de una partícula hay que medir el estado de las dos. Si esta relación se rompe la partícula que queda sola se mantiene en un estado incompleto o térmico, también llamado no puro, desprendiendo calor. Este fenómeno propagado a lo largo de la frontera del agujero negro  generaría un muro de fuego. Técnicamente esto es imposible ya que la naturaleza del astro obliga a que cuando un objeto se aproxima al horizonte no debería notar ninguna transición, simplemente pasaría el punto de no retorno, pero todo a su alrededor seguiría igual, a excepción de que no podría volver atrás, pero no habría muro de fuego alguno. Para solucionar este nuevo problema Hawking ha propuesto la existencia de un nuevo tipo de límite para los agujeros negros, los horizontes aparentes. Un tipo de región similar en propiedades a los horizontes de sucesos pero que permite la existencia de la radiación de Hawking sin que haya un muro de fuego que contraríe las propiedades del agujero negro.

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