En el mundo real, tu pasado determina de manera única tu futuro. Si un físico sabe cómo comienza el universo, puede calcular su futuro para todo el tiempo y todo el espacio.
Pero un matemático de UC Berkeley ha encontrado algunos tipos de agujeros negros en los que se rompe esta ley. Si alguien se aventurara en uno de estos agujeros negros relativamente benignos, podría sobrevivir, pero su pasado sería borrado y podría tener un número infinito de futuros posibles.
Tales afirmaciones han sido hechas en el pasado, y los físicos han invocado una “censura cósmica fuerte” para explicarlo. Es decir, algo catastrófico -normalmente una muerte horrible- impediría que los observadores entren realmente en una región del espacio-tiempo donde su futuro no estaba determinado de forma única. Este principio, propuesto por primera vez hace 40 años por el físico Roger Penrose, mantiene sacrosanta una idea – determinismo – clave para cualquier teoría física. Es decir, dado el pasado y el presente, las leyes físicas del universo no permiten más de un futuro posible.
Pero, dice el becario posdoctoral de UC Berkeley Peter Hintz, los cálculos matemáticos muestran que para algunos tipos específicos de agujeros negros en un universo como el nuestro, que se está expandiendo a un ritmo acelerado, es posible sobrevivir al paso de un mundo determinista a un agujero negro no determinista
Cómo sería la vida en un espacio donde el futuro fuera impredecible no está claro. Pero el hallazgo no significa que las ecuaciones de Einstein de la relatividad general, que hasta ahora describen perfectamente la evolución del cosmos, estén equivocadas, dijo Hintz.
“Ningún físico va a viajar a un agujero negro y medirlo. Esta es una pregunta matemática. Pero desde ese punto de vista, esto hace que las ecuaciones de Einstein sean matemáticamente más interesantes”, dijo en un comunicado. “Esta es una pregunta en la que uno realmente solo puede estudiar matemáticamente, pero tiene implicaciones físicas, casi filosóficas, lo que lo hace genial”.
“Esta … conclusión corresponde a una falla grave de determinismo en la relatividad general que no puede tomarse a la ligera en vista de la importancia en la cosmología moderna de la expansión acelerada”, dijeron sus colegas de la Universidad de Lisboa en Portugal, Vitor Cardoso, João Costa y Kyriakos Destounis, y en la Universidad de Utrecht, Aron Jansen.
Citado por Physics World, Gary Horowitz de la UC Santa Barbara, quien no participó en la investigación, dijo que el estudio proporciona “la mejor evidencia que conozco de una violación de la censura cósmica fuerte en una teoría de la gravedad y el electromagnetismo”.
Agujeros negros benignos
Tal y como explica un artículo publicado en Physical Review Letters, Hintz estudia un tipo específico de agujero negro, –un agujero negro estándar no giratorio con una gran carga eléctrica–, y tal objeto tiene un llamado horizonte de Cauchy dentro del horizonte de eventos.
El horizonte de Cauchy es el punto donde el determinismo se rompe, donde el pasado ya no determina el futuro. Físicos, incluido Penrose, han argumentado que ningún observador podría pasar por el punto del horizonte de Cauchy porque serían aniquilados.
Cuando un observador se acerca al horizonte, el tiempo se ralentiza, ya que los relojes marcan más lento en un fuerte campo gravitacional. Como la luz, las ondas gravitatorias y cualquier otra cosa que se encuentre con el agujero negro caen inevitablemente hacia el horizonte de Cauchy, un observador que también caiga hacia adentro eventualmente verá toda esta energía entrando al mismo tiempo. En efecto, toda la energía que el agujero negro ve sobre la vida del universo golpea el horizonte de Cauchy al mismo tiempo, destruyendo al observador que llega tan lejos.
Hintz se dio cuenta, sin embargo, de que esto podría no aplicarse en un universo en expansión que se está acelerando, como el nuestro. Como el espacio-tiempo se separa cada vez más, gran parte del universo distante no afectará en absoluto al agujero negro, ya que esa energía no puede viajar más rápido que la velocidad de la luz.
De hecho, la energía disponible para caer en el agujero negro es solo la contenida dentro del horizonte observable: el volumen del universo que el agujero negro puede esperar ver a lo largo de su existencia. Para nosotros, por ejemplo, el horizonte observable es más grande que los 13.800 millones de años luz que podemos ver en el pasado, porque incluye todo lo que veremos para siempre en el futuro. La expansión acelerada del universo nos impedirá ver más allá de un horizonte de aproximadamente 46.500 millones de años luz.
En ese escenario, la expansión del universo contrarresta la amplificación causada por la dilatación del tiempo dentro del agujero negro, y para ciertas situaciones, lo cancela por completo. En esos casos, específicamente, agujeros negros lisos y no giratorios con una gran carga eléctrica, los llamados agujeros negros Reissner-Nordström-de Sitter, un observador podría sobrevivir al pasar por el horizonte de Cauchy y entrar en un mundo no determinista.
“Hay algunas soluciones exactas de las ecuaciones de Einstein que son perfectamente suaves, sin dobleces, sin fuerzas de marea que van al infinito, donde todo se comporta perfectamente bien hasta este horizonte de Cauchy y más allá”, dijo, señalando que el paso por el horizonte sea doloroso, pero breve. “En algunos casos, como el agujero negro Reissner-Nordström-de Sitter, uno puede evitar la singularidad central y vivir para siempre en un universo desconocido”.
Ciertamente, dijo, es poco probable que existan agujeros negros cargados, ya que atraen materia con cargas opuestas hasta que se vuelven neutrales. Sin embargo, las soluciones matemáticas para los agujeros negros cargados se utilizan como aproximaciones de lo que sucedería dentro de los agujeros negros rotativos, que probablemente sean la norma. Hintz sostiene que los agujeros negros lisos y giratorios, llamados agujeros negros Kerr-Newman-de Sitter, se comportarían de la misma manera.
Fuente: europapress.es