Los físicos de la Universidad de Sussex han dado un paso importante en la búsqueda de agujeros negros. Las correcciones de gravedad cuántica para la entropía de los agujeros negros se calcularon cuando se encontró un fenómeno interesante. Desde la década de 1970, los físicos han intentado desarrollar teorías de la gravedad cuántica y aplicarlas a la física del horizonte de sucesos. Fue el último intento de Xavier Calmette. Y un estudio de los dobles Folkert Kuipers se publicó el 9 de septiembre en la revista Physical Review D.
Cuando los científicos confirmaron por primera vez la existencia de agujeros negros en la década de 1970, pensaron que eran objetos inertes muy simples. Entonces Hawking descubrió que los agujeros negros no son completamente negros y de hecho emiten calor. Ahora, dos físicos se han dado cuenta de que los agujeros negros presionan su entorno.
Xavier Calmet, profesor de física y estudiante de la Universidad de Sussex en Inglaterra, estudió los efectos populares cerca del horizonte de sucesos de los agujeros negros en Folkert Kuipers, algo que es muy difícil de captar cuando notaron una extraña expresión matemática que aparecía en sus ecuaciones. El término los confundió por completo al principio: no sabían lo que significaba ni cómo explicarlo.
Para lidiar con eso, utilizaron la teoría del espacio efectivo, y meses después se dieron cuenta de que era una expresión de la presión del agujero negro.
Nadie supo nunca que esto era posible, y cambiaría la forma en que los científicos piensan sobre los agujeros negros. y su relación con el resto del universo.
La presión es casi 1054 veces menor que la presión del aire estándar en la Tierra. Pero aquí está. También se encontró que la presión puede ser tanto positiva como negativa, dependiendo de la mezcla específica de partículas cuánticas cerca del agujero negro. Sus resultados se extienden al concepto de agujeros negros como entidades termodinámicas que contienen no solo temperatura y entropía, sino también presión.
En la década de 1970, Stephen Hawking fue uno de los primeros físicos en aplicar la física cuántica para tratar de comprender lo que sucede en el horizonte de eventos. Antes de este trabajo, todos asumían que los agujeros negros son cosas simples. Según la teoría general de la relatividad, que sugirió por primera vez que podrían existir agujeros negros, no hay nada extraordinario en el horizonte de sucesos. Hawking lo cambió todo. Se dio cuenta de que la espuma cuántica, las muchas partículas que rebotan hasta desaparecer en el vacío del espacio-tiempo, podrían afectar una vista simplificada del horizonte de eventos. Ocasionalmente, pares de partículas emergen espontáneamente de un vacío en el espacio-tiempo, se aniquilan entre sí en un destello de energía y regresan al vacío a su estado original. Pero cuando esto sucede cerca del agujero negro, un miembro del par puede quedar atrapado detrás del horizonte de eventos y el otro escapar. El agujero negro envía una factura de energía a la partícula desprendida, por lo que debe perder su masa. Este proceso es la radiación de Hawking y a través de él se descubrió que los agujeros negros no son completamente negros, 100%. Brillan un poco. Esta luminiscencia, llamada radiación de cuerpo negro, significa que tienen calor, entropía y todos los demás términos que aplicamos regularmente a cosas más tradicionales como refrigeradores y motores de automóviles.
Hawking se centró en el efecto de la mecánica cuántica en los alrededores de un agujero negro. La mecánica cuántica no incluye la fuerza de la gravedad, y una descripción completa de los eventos cerca del horizonte de eventos debe incluir la gravedad cuántica, o qué tan fuerte actúa la gravedad en escalas heladas.
«Aunque la presión ejercida por el agujero negro que estudiamos es pequeña, el hecho de que exista abre muchas posibilidades nuevas, incluidas la astrofísica, la física de partículas y la física cuántica», dice Xavier Calmette.
«La intuición de Hawking fue un punto de inflexión de que los agujeros negros no son negros pero tienen un espectro de radiación muy similar a los objetos / objetos negros, lo que los convierte en un laboratorio ideal para estudiar las interacciones entre la dinámica cuántica, la mecánica cuántica, la gravedad y la termodinámica», dijo Calmette.
En ausencia de una teoría cuántica completa de la gravedad, el dúo utilizó el enfoque de la teoría del espacio efectivo. Esta teoría asume que la gravedad es débil a nivel cuántico, una suposición que permite que los cálculos continúen sin que todos se deshagan cuando la gravedad es demasiado fuerte en un sistema cuántico. Aunque estos cálculos no revelarán la imagen completa del horizonte de eventos, pueden proporcionar información sobre el agujero negro y sus alrededores.
Si consideramos el agujero negro solo dentro de la teoría general de la relatividad, podemos mostrar que hay una singularidad en el medio donde colapsan los vórtices físicos que conocemos. Con suerte, cuando combinemos la teoría del espacio cuántico y la relatividad general, podamos descubrir una nueva descripción de los agujeros negros. Dijo Calmette.
Debido a que su trabajo solo modeló la gravedad cuántica débil y descuidó la gravedad fuerte, el comportamiento de un agujero negro no se puede explicar completamente, pero es un paso importante.
(Fuente: Live Science)
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