Los agujeros negros pueden evaporarse

Hawking tenía razón. Un equipo de científicos ha conseguido bservar en laboratorio la teoría que el físico formuló en 1974.

En 1974, Stephen Hawking hizo una de sus predicciones más famosas: que los agujeros negros eventualmente se evaporan por completo.

Según la teoría de Hawking,
los agujeros negros no son completamente "negros" sino que en realidad emiten partículas. Esta radiación, creía Hawking, podría extraer suficiente energía y masa de los agujeros negros para hacerlos desaparecer. Dicha teoría fue asumida como certera, pero se pensaba que era casi imposible de probar.

Afortunadamente y por primera vez en la historia, un equipo de científicos del Instituto Technion de Tecnología de Israel, dirigidos por el físico Jeff Steinhauer, ha mostrado esta elusiva radiación (que, en su honor, fue bautizada como radiación Hawking), al menos en un laboratorio. Aunque la radiación de Hawking es demasiado débil para ser detectada en el espacio por nuestros instrumentos actuales, los físicos han visto esta radiación en un análogo de agujero negro creado con ondas de sonido y parte de la materia más fría y extraña del universo.
En el experimento con este agujero negro virtual, detallado en la revista Nature, han logrado "ver" la radiación Hawking en acción.

 

Pares de partículas



Los agujeros negros ejercen una fuerza gravitatoria tan increíblemente poderosa que
incluso un fotón, que viaja a la velocidad de la luz, no podría escapar. Mientras que el vacío del espacio generalmente se considera vacío, la incertidumbre de la mecánica cuántica dicta que un vacío está lleno de partículas virtuales que fluyen dentro y fuera de la existencia en pares materia-antimateria. (Las partículas de  antimateria tienen la misma masa que sus homólogos de materia, pero la carga eléctrica es opuesta).

Normalmente, después de que surjan un par de partículas virtuales, inmediatamente se aniquilan unas a otras. Sin embargo, junto a un agujero negro, las fuerzas extremas de la gravedad separan las partículas, con una partícula absorbida por el agujero negro mientras la otra es lanzada al espacio.
La partícula absorbida tiene energía negativa, lo que reduce la energía y la masa del agujero negro. Si el agujero negro se traga suficientes partículas, finalmente acabará evaporándose. Sí, esta partícula fugitiva es lo que llamamos radiación de Hawking.



Cómo medir la radiación de Hawking en un laboratorio



El físico Jeff Steinhauer y sus colegas utilizaron un gas extremadamente frío llamado
condensado de Bose-Einstein para modelar el horizonte de sucesos de un agujero negro, el límite invisible del que nada puede escapar. En una corriente fluida de este gas, colocaron un acantilado, creando una "cascada" de gas; cuando el gas fluyó sobre la cascada, convirtió suficiente energía potencial en energía cinética para fluir más rápido que la velocidad del sonido.

 

En lugar de partículas de materia y antimateria, los investigadores usaron pares de fonones, u ondas de sonido cuántico, en el flujo de gas. El fonón en el lado lento podría viajar contra el flujo del gas, alejándose de la cascada, mientras que el fonón en el lado rápido no podría, atrapado por el "agujero negro" del gas supersónico.

Para que nos entendamos, sería como si intentaras nadar a contracorriente en un río rápido. Parecería que estás avanzando pero lo único que haces es sentirte arrastrado. Así se sienten los fotones en un agujero negro.

Stephen Hawking predijo que la radiación de las partículas emitidas estaría en un espectro continuo de longitudes de onda y energías. También dijo que se podía describir con una sola temperatura que dependía únicamente de la masa del agujero negro
. Este experimento realizado en Israel ha confirmado ambas predicciones del físico británico en el agujero negro virual sónico.

 

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Referencia: Observation of thermal Hawking radiation and its temperature in an analogue black hole. Juan Ramón Muñoz de Nova, Katrine Golubkov, Victor I. Kolobov & Jeff Steinhauer. Nature 569, 688–691 (2019) DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-019-1241-0

 

Sarah Romero

Sarah Romero

Fagocito ciencia ficción en todas sus formas. Fan incondicional de Daneel Olivaw y, cuando puedo, terraformo el planeta rojo o cazo cylons. Hasta que viva en Marte puedes localizarme por aquí.

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