Stephen Hawking propuso por primera vez la idea de la radiación de Hawking en 1974. Gary Gershoff / Getty / NASA / CXC / M.Weiss

Un experimento de laboratorio parece validar una idea sobre los agujeros negros propuesta nada menos que por el físico teórico Stephen Hawking. Es más, la idea - los agujeros negros emiten energía llamada radiación de Hawking con el tiempo y se encogen gradualmente - parece contradictoria. ¿Cómo es posible que eso sea cierto? Todos hemos escuchado que nada puede escapar a la atracción gravitacional de un agujero negro. ¡Ni siquiera luz!

Retrocedamos un segundo y aprendamos qué no son los agujeros negros. No son nada. Para que la teoría cuántica sea cierta, la nada real no es una cosa. Como a mi tía le encanta decir "Siempre es algo". Aunque no creo que estuviera hablando de agujeros negros.

Entonces, ¿qué es un agujero negro? Es lo que queda después de que muere una estrella masiva. Las estrellas tienen una masa enorme, lo que significa que también ejercen una fuerte atracción gravitacional. Mientras una estrella está activa, las reacciones de fusión en su núcleo se equilibran con la atracción gravitacional de su masa y la estrella mantiene su forma. Pero con el tiempo el combustible para las reacciones de fusión comienza a escasear, y la gravedad comienza a ganar el tira y afloja.

Como resultado, la estrella se vuelve más pequeña y más densa. Empieza a tirar más material hacia el interior, hacia el núcleo. El núcleo se calienta cuando esto sucede. Finalmente, obtienes suficiente energía para una explosión:la estrella se convierte en supernova. La estrella arroja energía y materia hacia afuera con una fuerza enorme, pero el núcleo gastado permanece, masivo y denso.

Ese núcleo gastado deforma el espacio-tiempo hundirse en ella. Es como poner una bola de boliche pesada en un trampolín. El peso de la pelota deforma el trampolín, haciéndolo sumergir. Los agujeros negros hacen lo mismo con el espacio-tiempo, solo lo hacen en más de dos dimensiones.

Alrededor de la apertura del agujero está el horizonte de eventos. Una vez que pase esta línea, perteneces al agujero negro. Eso se aplica incluso a la luz misma. Pero si eso es cierto ¿Cómo pueden los agujeros negros irradiar energía? ¿Cómo podía tener razón Stephen Hawking?

La teoría cuántica nos dice que incluso en un agujero negro habría campos de energía fluctuantes. Las fluctuaciones generan pares de fotones. Más a menudo que no, los fotones se destruyen unos a otros, como miembros de una banda de chicos que finalmente se han cansado de hacer giras.

Pero a veces un fotón aparecerá en el borde interior del horizonte de eventos mientras que el otro estará en el borde exterior. El fotón más interno está condenado y es arrastrado hacia el agujero negro. El fotón recién divorciado en el borde exterior se aleja hacia el espacio exterior. Esta es la radiación de Hawking. Puedes escuchar a Neil deGrasse Tyson explicar la radiación de Hawking y los agujeros negros que desaparecen en este video:

Según la hipótesis de Hawking, el fotón que cae en el agujero negro hace que se encoja un poquito debido a que tiene energía negativa. Y Hawking también propone que un agujero negro destruye información, algo que va en contra de la idea de que la cantidad total de información dentro del universo es una constante.

Y ahora, Al final, llegamos al experimento. El físico experimental Jeff Steinhauer simuló un agujero negro en el laboratorio y observó lo que parecían ser emisiones de radiación de Hawking. Creó el agujero negro acústico utilizando átomos ultrafríos que crean partículas virtuales de sonido llamadas fonones. Así como un agujero negro real crea fotones virtuales que a veces se vuelven reales, el agujero negro simulado crea paquetes de sonido.

Cuando el agujero negro simulado crea un par real de fonones, uno es capturado por una región supersónica y queda atrapado. Esto es similar a un fotón que es tragado por un agujero negro real, disminuyendo el agujero negro en el proceso.

El experimento de laboratorio no es una prueba concluyente de que Hawking tuviera razón. Algunos físicos piensan que equiparar el agujero negro artificial con un agujero negro astronómico es un salto demasiado grande. Puede ser que lo que sea cierto para uno no sea el caso para el otro. Y las fluctuaciones inducidas por Steinhauer solo pueden parecerse a las que se encuentran en el vacío del espacio, lo que significa que los resultados pueden ser engañosos.

Los científicos necesitarían replicar el experimento de Steinhauer para asegurarse de que los resultados sean válidos. Incluso entonces, Podría pasar un tiempo antes de que la comunidad científica en general esté lista para considerar los resultados como respaldo a las predicciones de Stephen Hawking en la década de 1970. Pero es posible que estemos un paso más hacia una comprensión más completa del misterioso agujero negro.