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    Los agujeros negros obtienen nuevos poderes cuando giran lo suficientemente rápido

    El conflicto entre la relatividad y la teoría cuántica conduce a la paradoja del cortafuegos. Crédito:Jeremy Perkins / Unsplash

    La relatividad general es una teoría matemática profundamente compleja, pero su descripción de los agujeros negros es asombrosamente simple. Un agujero negro estable se puede describir por solo tres propiedades:su masa, su carga eléctrica y su rotación o giro. Dado que no es probable que los agujeros negros tengan mucha carga, realmente solo se necesitan dos propiedades. Si conoces la masa y el giro de un agujero negro, sabes todo lo que hay que saber sobre el agujero negro.

    Esta propiedad a menudo se resume como el teorema de la ausencia de pelo. Específicamente, el teorema afirma que una vez que la materia cae en un agujero negro, la única característica que queda es la masa. Podrías hacer un agujero negro con el hidrógeno equivalente a un sol, sillas o esas viejas copias de National Geographic desde el ático de la abuela, y no habría diferencia. Masa es masa en lo que respecta a la relatividad general. En cada caso, el horizonte de sucesos de un agujero negro es perfectamente uniforme, sin funciones adicionales. Como dijo Jacob Bekenstein, "Los agujeros negros no tienen pelo".

    Pero con todo su poder predictivo, la relatividad general tiene un problema con la teoría cuántica. Esto es particularmente cierto con los agujeros negros. Si el teorema sin pelo es correcto, la información dentro de un objeto se destruye cuando cruza el horizonte de eventos. La teoría cuántica dice que la información nunca se puede destruir. De modo que la teoría válida de la gravedad se contradice con la teoría válida de los cuantos. Esto conduce a problemas como la paradoja del cortafuegos, que no puede decidir si un horizonte de eventos debe ser frío o caliente.

    La temperatura dentro de una habitación es un ejemplo de campo escalar. Crédito:Lucas Vieira

    Se han propuesto varias teorías para resolver esta contradicción, a menudo implica extensiones a la relatividad. La diferencia entre la relatividad estándar y estas teorías modificadas solo se puede ver en situaciones extremas, haciéndolos difíciles de estudiar observacionalmente. Pero un nuevo trabajo en Cartas de revisión física muestra cómo podrían estudiarse a través del giro de un agujero negro.

    Muchas teorías de la relatividad modificadas tienen un parámetro adicional que no se ve en la teoría estándar. Conocido como campo escalar sin masa, permite que el modelo de Einstein se conecte con la teoría cuántica de una manera que no es contradictoria. En este nuevo trabajo, el equipo analizó cómo un campo escalar de este tipo se conecta a la rotación de un agujero negro. Descubrieron que en giros bajos, un agujero negro modificado es indistinguible del modelo estándar, pero a altas rotaciones, el campo escalar permite que un agujero negro tenga características adicionales. En otras palabras, en estos modelos alternativos, Los agujeros negros que giran rápidamente pueden tener pelo.

    Los aspectos peludos de los agujeros negros en rotación solo se verían cerca del horizonte de eventos en sí, pero también afectarían la fusión de los agujeros negros. Como señalan los autores, Los futuros observatorios de ondas gravitacionales deberían poder utilizar agujeros negros que giran rápidamente para determinar si una alternativa a la relatividad general es válida.

    La teoría de la relatividad general de Einstein ha superado todos los desafíos de observación hasta ahora, pero probablemente se descompondrá en los entornos más extremos del universo. Estudios como este muestran cómo podríamos descubrir la teoría que viene a continuación.


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