lunes, 14 de junio de 2010

Es posible la destrucción de un agujero negro

Astrofísicos suponen que se tiene el conocimiento para poder destruir un agujero negro. Lo que a{un no se sabe que es lo que sucedería una vez que haya sido destruido.

La idea de un cuerpo tan masivo que su velocidad de escape supere la velocidad de la luz, data del geólogo inglés John Michell que lo consideró por primera vez en 1783. En el hipotético escenario, un rayo de luz viajaría alejándose de un cuerpo masivo hasta que alcanzara una cierta altura, y luego volvería a la superficie.

El pensamiento moderno sobre los agujeros negros ha cambiado, en parte debido a que la relatividad especial dice que la velocidad de la luz es una constante universal. El concepto clave en el que los físicos se centran hoy es el horizonte de eventos: un límite teórico en el espacio a través del cual puede pasar un objeto en una dirección pero no en otra. Dado que la luz no puede escapar, el horizonte de eventos es lo que hace que sea negro un agujero negro.

El horizonte de eventos es algo frustrante para muchos astrofísicos, debido a que la física interesante, lo que hay más allá de las leyes conocidas del universo, ocurre en su interior y está, por tanto oculto para nosotros.

Lo que le gustaría a los físicos, por tanto, es una forma de librarse del horizonte de eventos y exponer el funcionamiento interno al escrutinio adecuado. Hacer esto destruiría el agujero negro pero revelaría algo mucho más extraño y exótico.

Ted Jacobson de la Universidad de Maryland y Thomas Sotiriou de la Universidad de Cambridge explican cómo podría hacerse esto en una interesante y notablemente accesible descripción del reto.

En la relatividad general, la condición matemática para la existencia de un agujero negro con un horizonte de eventos es simple. Sigue ésta desigualdad: M2 > (J/M)2 + Q2, en la cual M es la masa del agujero negro, J es su momento angular y Q es su carga.

Evadir el horizonte de eventos es simplemente una cuestión de incrementar el momento angular y/o carga de este objeto hasta que se invierta la desigualdad. Cuando esto sucede, el horizonte de eventos desaparece y emerge el exótico objeto tras él.

A primera vista, pareciera fácil. La desigualdad sugiere que para destruir el agujero negro, todo lo que necesitas es proporcionarle el momento angular y carga.

Pero lo anterior tiene una multitud de problemas. Primero, los objetos con momento angular y carga tienden a tener masa. Y en cualquier caso, la ecuación de arriba describe un estado estacionario. Alimentar a un agujero negro crea un estado dinámico y no garantiza que el objeto se asentará en un estado estacionario de nuevo sin desprenderse del momento angular y la carga que le hemos proporcionado.

De hecho, los cálculos son tan diabólicos que han desafiado todos los intentos de tratar con ellos. "Actualmente nadie sabe qué sucedería", dicen Jacobson y Sotiriou.

¿Qué revelaría un agujero negro sin horizonte de eventos? Aquí es donde nos ponemos filosóficos. Las matemáticas aquí indican que el espacio-tiempo se hace infinitamente curvados, creando lo que un astrofísico conoce como singularidad.

Para un físico común, una singularidad es un indicador de que una teoría ha colapsado y se necesita una nueva teoría para describir lo que está pasando. Es una cuestión de principios que las singularidades sean objetos matemáticos, no físicos, y que cualquier "agujero" que sugieran no existe en el tejido del universo, sino en nuestra comprensión del mismo.

Los astrofísicos son diferentes. Tienen una fe tan extraordinaria en sus teorías que creen que realmente hay singularidades dentro de los agujeros negros. Algunos como Roger Penrose y Stephen Hawking incluso han demostrado que las singularidades son inevitables en el colapso gravitatorio.

Para ellos, eliminar el horizonte de eventos alrededor de un agujero negro genera la emocionante propuesta de revelar una singularidad desnuda. Cuando esto suceda, seremos capaces de mirar al infinito.

Esto parece extraño

Destruir un agujero negro de esta forma está ligado a revelar una nueva física. Pero sea lo que sea esto, estaría ligado a permanecer bien oculto hasta que tengamos una teoría que describa mejor lo que sucede en tales extremos. O hasta que observemos uno de tales objetos en algún lugar del cielo nocturno.

Referencias:

  • "How To Destroy A Black Hole", Technology Review
  • arxiv.org/abs/1006.1764: Destroying Black Holes With Test Bodies 

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