Descubren cómo la información se conserva en los agujeros negros

Cómo se conserva la información en los agujeros negros: un equipo de investigadores resuelve la paradoja de la información en la física cuántica

Según las leyes de la mecánica cuántica, la información que ha caído en un agujero negro no puede destruirse. Ahora, los investigadores afirman haber descubierto cómo se conserva esa información.

Los agujeros negros tienen un problema de información. Según las leyes de la mecánica cuántica, la información sobre el estado de un sistema cerrado no puede destruirse, pero los agujeros negros parecen borrar esa información de todos modos. Los investigadores llevan décadas intentando resolver este problema, la paradoja de la información en los agujeros negros. Ahora, un equipo de investigadores afirma en la revista Physics Letters B que por fin lo han conseguido.

La paradoja de la información de los agujeros negros surgió en la década de 1970, cuando Stephen Hawking calculó que los agujeros negros se evaporan lentamente emitiendo partículas aleatorias: la radiación de Hawking.

Mecánica cuántica

Esto sugiere que la información contenida por la materia que cae en un agujero negro desaparece si este acaba por encogerse y evaporarse hasta desaparecer. El problema es que las leyes de la mecánica cuántica exigen que, si se conoce el estado de un sistema cerrado en un momento dado, se debe poder calcular su estado hacia delante o hacia atrás en el tiempo. Sin embargo, si la radiación Hawking es realmente aleatoria, eso resulta imposible.

El físico teórico Xavier Calmet, de la Universidad de Sussex (Reino Unido), y sus colegas afirman ahora haber resuelto el problema con ayuda de la teoría cuántica de campos. “Rehicimos el cálculo que Hawking hizo en los años setenta. Pero hemos tenido en cuenta la gravedad cuántica”, afirma Calmet. “La paradoja de la información del agujero negro está ahora resuelta, y entendemos la física que hay detrás”.

Agujeros negros en evaporación

En trabajos anteriores, los investigadores aplicaron correcciones de mecánica cuántica a los cálculos de estrellas que colapsan en agujeros negros. Al hacerlo, descubrieron que los campos gravitatorios de esos agujeros negros contenían información sobre lo que había caído en ellos. Ahora dicen haber averiguado qué ocurre con esa información cuando el agujero negro acaba vaporizándose.

Este problema es difícil de resolver por la forma en que sale la información. Imagina que tu información está hecha de ladrillos de Lego. “Tienes un agujero negro hecho de Lego, y los cubos de Lego van saliendo uno a uno a lo largo de la edad del universo”, explica el físico teórico Neil Lambert, del King's College de Londres. “Se introduce una enorme cantidad de información y sale tan lentamente y en trozos tan pequeños que hay que profundizar mucho en la teoría para averiguar cómo se relaciona la información que entra con la que sale”.

Calmet y su equipo calcularon que el campo gravitatorio del agujero negro debería alterar ligeramente el espectro de energía de la radiación Hawking. “Es un efecto minúsculo, pero significa que el espectro de la radiación Hawking contiene información”, afirma. Tradicionalmente, por el contrario, se piensa que la radiación Hawking es aleatoria. Cualquier tipo de orden en el espectro puede hacer que se escape información del agujero negro en evaporación.

Irónico déficit de información

Pero otros investigadores aún no están convencidos. “Esto no resuelve el problema”, afirma Daniel Harlow, investigador de la gravedad cuántica del Instituto Tecnológico de Massachusetts. Sus objeciones se reducen al hecho de que la teoría (irónicamente) no contiene suficiente información sobre cómo se conserva exactamente la información, especialmente cuando el agujero negro se vaporiza por completo. “No creo que haya calado en la comunidad porque no es lo bastante precisa”, afirma Lambert.

Para resolver el problema de la información de los agujeros negros es necesario un gran cambio en nuestra comprensión de cómo surgen el espacio y el tiempo a partir de la teoría de la gravedad cuántica; “no creo que se pueda conseguir utilizando simplemente las leyes estándar de la física y la teoría cuántica de campos”, afirma Harlow.

De todos modos, probar la teoría es difícil porque la radiación de Hawking es un efecto minúsculo. “En la práctica, no se puede medir: nunca hemos visto radiación Hawking en un agujero negro real”, afirma Calmet. “No creo que la radiación Hawking pueda medirse nunca en astrofísica, pero hay formas de construir análogos de agujeros negros, una especie de versiones modelo, con las que se puede modelar la radiación Hawking”. Quizá estos modelos aporten una solución.

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