Un físico de la Universidad RUDN ha desarrollado una fórmula para calcular la radiación de Hawking en el horizonte de sucesos de un agujero negro, lo que permite a los físicos determinar cómo se cambiaría esta radiación con correcciones cuánticas a la teoría de la gravedad de Einstein. Esta fórmula permitirá a los investigadores probar la precisión de diferentes versiones de la teoría de la gravedad cuántica mediante la observación de agujeros negros, y comprende un paso hacia la tan buscada "teoría de la gran unificación" que conectaría la mecánica cuántica y la relatividad. El artículo se publica en la revista. Revisión física D .

Aunque la teoría de la gravitación de Einstein corresponde al reciente descubrimiento de las ondas gravitacionales, todavía deja abiertas algunas preguntas, incluyendo la naturaleza de la singularidad, materia oscura, energía oscura, y la cuestión de la gravedad cuántica. También, Incluso las observaciones de ondas de gravedad no excluyen que las teorías de gravitación alternativas puedan ser precisas, y pueden usarse para describir agujeros negros. Tales teorías, que incluyen componentes cuánticos adicionales, no contradiga la imagen observada de fusiones de agujeros negros. Los cálculos realizados siguiendo estas teorías predicen el mismo comportamiento de los agujeros negros a gran distancia entre sí, pero al mismo tiempo, demostrar características importantes cerca del horizonte de sucesos, el "borde" del agujero negro desde más allá del cual no hay retorno.

Se cree que es imposible mirar más allá del horizonte de sucesos de un agujero negro porque nada puede escapar, incluyendo partículas y radiación. Sin embargo, Stephen Hawking demostró que los agujeros negros pueden "evaporarse" emitiendo varias partículas elementales. Esto significa que con el tiempo, toda la información absorbida por un agujero negro puede desaparecer, lo cual es contrario a las ideas fundamentales sobre la información:se cree que la información no puede desaparecer sin dejar rastro. Por lo tanto, teorías alternativas de la gravitación, destinado a eliminar esta paradoja, se han vuelto más populares ya que podrían contribuir a una teoría de la gravitación cuántica.

Uno de los enfoques más prometedores es la teoría de Einstein-dilaton-Gauss-Bonnet con dilaton:aplica componentes cuánticos como corrección de la teoría de la relatividad general.

"La teoría alternativa que hemos considerado está inspirada en el límite de baja energía de la teoría de cuerdas, la llamada teoría de Einstein-dilaton-Gauss-Bonnet con dilaton. Además de la parte de Einstein, contiene términos de curvatura cuadrática y un campo escalar, "Roman Konoplya, investigador del Instituto Educativo y de Investigación de Gravitación y Cosmología de la Universidad RUDN, dice.

Para describir cómo responde un agujero negro a las perturbaciones gravitacionales externas, los cosmólogos utilizan el concepto de modos cuasinormales. Los modos son oscilaciones que ocurren cuando una acción externa sobre un agujero negro, cuyas características dependen de la fuerza del impacto y de los parámetros del propio agujero negro. Se denominan cuasinormales porque se desvanecen con el tiempo y su amplitud solo se puede medir durante un período breve. Tales oscilaciones generalmente se describen usando la frecuencia como un número complejo, cuya parte real son las oscilaciones periódicas, y lo imaginario:la tasa de desintegración.

El físico de la Universidad RUDN, junto con los científicos de la República Checa Antonina Zinhailo y Zdeněk Stuchlík, estudió la radiación clásica (cuasinormal) y cuántica (Hawking) de los campos de prueba en el fondo de una estructura de cuatro dimensiones, agujero negro esféricamente simétrico y asintóticamente plano en la teoría de Einstein-dilaton-Gauss-Bonnet con dilaton. Obtuvieron una fórmula analítica para el estado eikonal de los modos cuasinormales y la usaron para calcular los modos cuasinormales del escalar de prueba y los campos de Maxwell y estimaron la intensidad de la radiación de Hawking para el agujero negro Einstein-dilaton-Gauss-Bonnet.

Los campos de texto son todos campos cercanos a un agujero negro porque se propagan en su fondo (por ejemplo, un campo de Dirac o un campo electromagnético). La intensidad de la radiación electromagnética de Hawking y el campo de Dirac demostraron ser una característica significativamente más sensible que su espectro cuasinormal. mostrando un aumento en la tasa de emisión de energía en un 57 por ciento y un 48 por ciento, respectivamente, a los campos.

"Obtuvimos una estimación de la intensidad de la evaporación Hawking de los agujeros negros teniendo en cuenta las correcciones cuánticas de la geometría del agujero negro, "Concluye Roman Konoplya.

"Radiación clásica (p. Ej., ondas electromagnéticas u otras) difieren del solo un pequeño porcentaje de Einstein, es decir, La radiación de Hawking es un mecanismo mucho más sensible. Los modos cuasinormales son las frecuencias de la radiación clásica, cuales, a diferencia de los modos cuánticos, difieren poco del caso de Einstein. En el futuro, tal vez observando los agujeros negros primarios que aparecieron en el universo temprano, esto puede aclarar nuestras ideas sobre las correcciones cuánticas de la gravedad ".