Los “monstruos” culpados del caos extremo en los agujeros negros

David Shiga
space.newscientist.com
Traducción por Ciencia Kanija
21/01/08

Un único agujero negro puede contener más desorden que todas las estrellas del universo juntas. Un nuevo estudio explica por qué, conectándolos con las distorsiones caóticas en el tejido del espacio tiempo conocidas como “monstruos”.

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Los científicos miden el desorden con un número llamado entropía – cuanto mayor es la entropía, mayor es el desorden. [Comentario SDLT: De entropía y desorden/caos pueden leer el siguiente post] Todas las estrellas del universo juntas contribuyen a 1079 unidades de entropía, o 1 con 79 ceros por detrás. Pero esto es casi nada comparado con los agujeros negros.

En los años 70, Stephen Hawking demostró que los agujeros negros emiten radiación aleatoria – ahora conocida como radiación de Hawking – la cual refleja un estado interno altamente desordenado. Calculó que la entropía de un agujero negro se incremente con su área de superficie.

Esto significa que un único agujero negro supermasivo del tipo que se encuentra en los centros de las galaxias podrían tener más de 1091 unidades de entropía, un billón de veces más que todas las estrellas del universo.

Materia desordenada

Suponiendo que la mayoría de las galaxias contienen un agujero negro supermasivo, la entropía total del universo resulta ser al menos de 10102. Esto está íntimamente relacionado con el número de posibles formas de ordenar la materia y la energía en el universo – un número verdaderamente asombroso de aproximadamente 2(10102).

“La entropía de un agujero negro es increíblemente grande en cualquier escala”, dice Paul Frampton de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill, Estados Unidos. Frampton y su equipo creen que pueden explicar por qué.

Aunque la radiación de Hawking implica que los agujeros negros contienen todo este desorden, los científicos han estado desconcertados sobre de dónde procede. Las estrellas en colapso que se convierten en agujeros negros no empiezan con el suficiente. ¿Cómo se hace la materia tan desordenada?

El equipo de Frampton argumenta que la entropía extra es generada por la naturaleza aleatoria de la física cuántica. Esto debería permitir en ocasiones que una colapsante bola de materia e transforme espontáneamente en algo llamado un “mostruo” – un conjunto de materia que tiene un desorden máximo, con partículas viajando a altas velocidades en direcciones aleatorias.

Clave cuántica

Esto sólo sucedería muy raramente, y una vez que se ha formado un agujero negro, es imposible saber su pasó por la etapa de monstruo o no. Pero debido a que la mecánica cuántica tiene en cuenta todas las posibles salidas, la entropía del monstruo tiene que tenerse en cuenta cuando se calcula la entropía del agujero negro, dicen los investigadores.

Comprender la entropía de los agujeros negros podría ayudar a los científicos a comprender la gravedad a un nivel mucho más fundamental, de tal forma que pueda unirse con la mecánica cuántica para producir una Teoría de la Gravedad Cuántica. “Toda esta discusión está relacionada en cierto nivel con la comprensión de la gravedad cuántica”, dice Frampton.

Pero el físico Thomas Banks de la Universidad de California en Santa Cruz, Estados unidos, que también ha estudiado las cuestiones relacionadas con la entropía de los agujeros negros, se pregunta si las herramientas teóricas usadas por el equipo de Frampton son las adecuadas para el análisis del misterio.

“Soy escéptico sobre que una explicación como esta …pueda efectivamente dar una explicación a la entropía de los agujeros negros”, dijo a New Scientist.