Qué pasa al entrar en un agujero negro

Dibujo20121224 falling into a black hole

El principio de equivalencia de la teoría general de la relatividad de Einstein implica que no pasa nada al cruzar el horizonte de sucesos de un agujero negro, un observador no debe notar nada especial; de hecho, en un agujero negro supermasivo, la curvatura del espaciotiempo en el horizonte de sucesos es muchos órdenes de magnitud más pequeña que en la superficie de la Tierra. Pero este resultado es clásico y la aplicación de la física cuántica a los agujeros negros indica que su horizonte de sucesos debe emitir radiación de Hawking. ¿Notaría de alguna forma el observador que cae la existencia de esta radiación si tuviera un instrumento adecuado? La pregunta puede parecer una tontería, pero su respuesta es más complicada de lo que parece a primera vista, pues en rigor requiere una teoría cuántica de la gravedad y todavía no tenemos ninguna. Por supuesto, podemos aplicar las reglas de la mecánica cuántica a la teoría de la gravedad de Einstein y obtener resultados correctos en el límite de campos débiles, es decir, de agujeros negros con gran masa (como ya hizo Hawking); en dicho caso, el observador no notaría nada (la radiación de Hawking no puede ser detectada en agujeros negros de masa estelar y menos aún en agujeros negros supermasivos).

Sin embargo, el problema sigue estando ahí en el caso de campos fuertes (agujeros negros de masa muy pequeña, llamados microagujeros negros); en dicho caso tenemos que usar una teoría cuántica de la gravedad y la respuesta nos lleva a la frontera entre lo que sabemos y lo que nos gustaría saber. Nos lo contó en Madrid Kyriakos Papadodimas (University of Groningen), “Falling into a Black Hole and the Information Paradox in AdS/CFT,” IFT Xmas Workshop 2012, December 20 [slides]; la charla está basada en su artículo Kyriakos Papadodimas, Suvrat Raju, “An Infalling Observer in AdS/CFT,” arXiv:1211.6767, 28 Nov 2012.

Dibujo20130730 hawking radiation - pure state becomes thermal radiation

Papadodimas estudia el problema de la observación de la radiación de Hawking en un agujero negro en un espaciotimpo AdS (anti-de Sitter), que en relatividad general corresponde a una solución de vacío de las ecuaciones de Einstein con una constante cosmológica negativa (atractiva). Gracias a la correspondencia AdS/CFT, este agujero negro equivale a un plasma de quarks y gluones en una teoría gauge conforme (CFT) similar a la cromodinámica cuántica con un número infinito de cargas de color. Gracias a esta analogía, tras un buen número de cálculos, Papadodimas concluye que en un agujero negro macroscópico un observador semiclásico que penetra en el horizonte de sucesos no nota nada especial.

Este resultado contradice dos especulaciones teóricas llamadas en inglés “fuzzball” y “firewall” que afirman que al cruzar el horizonte de sucesos (en ciertos agujeros negros “viejos”), un observador debe notar la radiación de Hawking. En la propuesta de tipo “firewall” el observador acabaría siendo incinerado, como ya discutimos de forma breve en este blog en “Polchinski y varios colegas afirman que un agujero negro “viejo” será una “incineradora infernal”,” 8 agosto 2012 (el propio Polchinski lo divulgó en el blog de Sean Carroll, “Guest Post: Joe Polchinski on Black Holes, Complementarity, and Firewalls,” 27 Sep 2012; su artículo ha sido citado más de 78 veces en ArXiv).

Dibujo20130730 ads - cft correspondence - black hole - quark-gluon plasma

La correspondencia AdS/CFT (o gravedad/gauge) nos permite entender problemas gravitatorios en agujeros negros con campos intensos utilizando herramientas de teoría de campos cuánticos débiles y, viceversa, entender problemas de campos cuánticos intensos utilizando herramientas de la teoría de la gravedad para campos débiles. La idea es clave es que la teoría gauge está descrita en un espaciotiempo con una dimensión menor que la teoría gravitatoria correspondiente (como si los grados de libertad del campo gauge fueran equivalentes a dimensiones extra en el campo gravitatorio). En el caso general, esta correspondencia sigue siendo una conjetura, pero con el paso de los años cada día parece más cercano el momento en el que sea demostrada con rigor (algo que se ha logrado sólo en algunos “modelos de juguete”) y la mayoría de los físicos la utiliza como si lo fuera.

La conjetura AdS/CFT nos ayuda a entender (¿resolver?) el problema de la pérdida de información en los agujeros negros. Recuerda que los estados puros entrelazados que caen en el agujero negro incrementan su masa, área y entropía. Y que la radiación de Hawking decrementa su masa, área y entropía. Esta radiación es térmica, lo que implica que los estados puros que caen en el agujero negro no pueden evolucionar de forma unitaria (es decir, según las leyes de la mecánica cuántica) a estados mezcla en la radiación. Los cálculos de Papadodimas indican que no hay ningún problema, ya que los estados puros se preservan en la radiación de Hawking, que sólo es térmica en apariencia; la razón por la cual no se detectan estos estados puros, aunque se conservan, es que su número es exponencialmente pequeño. Por tanto, la evolución unitaria se preserva y no existe el problema de la pérdida de información cuántica.

Dibujo20130107 Black Hole Firewalls Confound Theoretical Physicists - Scientific American

Como nos contó John Preskill (Instituto Técnico de California, CalTech), “Is Alice burning? The black hole firewall controversy,” Quantum frontiers, Dec 3, 2012, lo interesante de la idea de los “firewalls” es que nos hace replantearnos muchas ideas que ya parecían muy claras sobre la información cuántica y los agujeros negros, ideas que quizás nos ayuden a entender cómo será una futura teoría cuántica de la gravedad. Uno de los opositores a la idea de Polchinski y sus colegas, Raphael Bousso impartió una conferencia muy interesante con sus argumentos en contra, que aparece en el siguiente vídeo.

Obviamente, mientras no haya experimentos sobre la radiación de Hawking (aunque sea en sistemas análogos físicos a agujeros negros) no podremos estudiar en detalle qué pasa con la información cuántica entrelazada entre el interior y el exterior del agujero negro. La física requiere experimentos y cuando carecemos de ellos hay que tener mucho cuidado con las ideas que se argumentan.

42 pensamientos en “Qué pasa al entrar en un agujero negro

    • Lástima que no se haya observado todavía un agujero blanco. Además, una cosa que siempre me he preguntado con esta teoría es que si la materia que entra en un agujero negro sale por un agujero blanco, ¿Cómo es que éste sigue aumentando su masa?

      • Una duplicación, una información espejo que no sería congruente con la ley de la conservación de la energía y, por lo tanto, que no se constata en el universo. Si bien, esto me lleva a plantearme la cuestión: si de un agujero negro se deriva un agujero blanco cómo debo considerar al primero, ¿cómo un sistema aislado sin interacción con el blanco para preservar la energía?

        En cambio, lo que se postula es que el agujero blanco de existir forma parte del universo, es decir, se trataría de una región finita del espacio-tiempo. En tal caso, son dos sistemas en interacción donde tengo que cuadrar la cuestión de la conservación de la energía con tu interesante pregunta.

      • Los agujeros negros NO son agujeros, leñe: son esferas (como todo en el espacio) que no dejan de atraer. El nombre de “agujero” se debe a que absorbe todo el rato, pero no es ningún agujero. (¿O de verdad pensáis que hay cosas con forma de embudo o trompeta en el espacio?) De lo que habláis son agujeros de GUSANO.
        No se puede indagar si no se sabe bien de lo que se habla…

      • Wirieg, los agujeros negros pueden ser agujeros de gusano en algunas hipótesis que he leído porque realmente no conocemos lo que son al no tener una teoría cuántica de la gravedad. Qué tu te cierres en banda y digas que los agujeros negros no son agujeros de gusano por que tu hayas leído otro tipo de hipótesis no es para llamarnos de ignorantes (o por lo menos a eso suena tu correo, si no es así, mis disculpas de antemano).

        Con mi correo, y quizás ha sido error mío por utilizar el sarcasmo, lo que he querido manifestar son mis dudas sobre el comentario de que algunas hipótesis dicen que un agujero negro es realmente un agujero blanco en, o bien a otra parte de nuestro universo o a otro universo, porque, según estas hipótesis, un agujero negro lo que hace es romper el tejido del espacio-tiempo. De cualquier caso, si la hipótesis fuera cierta, ¿no tendríamos que ver agujeros blancos en nuestro universo procedentes de agujeros negros de nuestro universo o de otro?

      • Para mi este sujeto sencillamente no habla en serio, no sabe nada de nada y viene a mofarse. Es una conducta “troll” muy estudiada y una de las desventajas de internet y algo que tenemos que decidir pagar en contrapartida y en favor de sus ventajas. Admito que puedo estar equivocada. Pero habla desde una ignorancia total de cuestiones básicas. Y no será porque Francis no se haya molestado en poner decenas de entradas al respecto y los participantes habituales en debatirlas. Es lo que ocurre con la ignorancia, que se posiciona, queda anclada y estancada, esto es así, luego ya no hay nada que añadir y nada más que probar. Los agujeros negros son esféricos porque todos los cuerpos celestes son esféricos porque son así y así me lo enseño mi tatarabuelo y es una verdad que se me reveló mientras me arrascaba la panza.

  1. La guerra de los agujeros negros, de Susskind, explica todo esto muy bien. Yo sigo sin entender qué le pasa a un chico que cae en un agujero negro cuando atraviesa el horizonte de sucesos. Porque un observador desde fuera lo ve arder. Pero el propio chico que cae no nota nada. Susskind al final explica todo esto tirando de la teoría de cuerdas, todavía no he llegao, a ver si me aclara algo !!

  2. Desconozco si hay estudios sobre los agujeros negros que parten de los procesos que ocurren en las estrellas de neutrones. Estos objetos se hallan a medio camino de convertirse en agujeros negros, se cree que el colapso total en forma de agujero negro depende de la masa del objeto y se dice que si la masa es menor que unas 2,1 veces la masa del sol se detiene el colapso (aunque tengo dudas al respecto). También hay que tener en cuenta la velocidad con la que chocan los neutrones, de hecho la fuerza de los choques hace que la estrella no se siga comprimiendo. La densidad es de tal magnitud que los protones y electrones se exprimen hasta una sopa de neutrones y pierden sus cargas. Una estrella de neutrones con una masa de dos soles tiene un radio de entre 10 y 20 kilómetros mientras que el radio del sol es de 700.000 kilómetros. Una canica de 1 centímetro de radio en ese contexto de densidad pesaría 4.000 millones toneladas.

    Una de las soluciones propuestas para los agujeros negros consiste en verlos como embudos que desgarran la materia del universo, si la fórmula de Einstein E=mc2 se aplica a los agujeros negros, la materia que engullen se transforma en energía; y si la hipótesis del embudo es correcta la energía se pierde en el otro lado del embudo, o al menos una parte de la misma. No conozco la conjetura de Polschinski, pero a la luz de lo que ocurre en el núcleo de las estrellas de neutrones parece plausible que un observador que atraviese el horizonte de sucesos sea icinerado, triturado y expelido en forma de energía hacia el otro lado del embudo.

    • Artemio, el “otro lado del embudo” no existe por la sencilla razón que los agujeros de gusano transitables que conectan dos agujeros negros son inestables. La única manera de estabilizarlos es que haya materia con masa negativa en su interior. No existe dicho tipo de materia (aunque sea muy fácil cambiar un signo en una ecuación que haga estable lo inestable, la física no funciona así).

      • Tengo entendido a grosso modo que los agujeros negros son tan interesantes para la física porque las dos grandes herramientas, la RE y la Cuántica, que nos sirven para explicar el universo sabemos que están incompletas, precisamente, porque no dan solución a dichos agujeros negros. Mi pregunta es resultado de desconocimiento y dosis de especulación pero me gustaría saber si hay algún estudio teórico respecto de los agujeros de gusano y entrelazamiento cuántico. He prestado mucha atención a tu respuesta si nos remitimos a la materia que me parece completamente lógica. Pero disculpa mi empecinamiento de tratar de agarrarme a cualquier conjetura por insólita que sin duda a los físicos os pueda parecer.

        Veo que has respondido a Carlos sobre el entrelazamiento pero dentro de los agujeros negros y en este momento no estaba pensando en el fatal desenlace del pobre astronauta sino en alguna solución de conservar la información y que Hawking tengo entendido se decanta porque la información se conserva en los bordes, y no se de qué modo hipotético podría pasar en un proceso invertido a través de los agujeros de gusano y contemplando la cuestión por el mencionado entrelazamiento cuántico

  3. En verdad que no es muy explícito en lo que concierne a lo que puede suceder si se atravieza el horizonte de sucesos de un agujero negro, uno queda un poco confundido.

    • Carlos, en resumen, no pasa nada de nada al entrar en un agujero negro, salvo que nunca más podrás volver a salir y que acabarás siendo destruido por las fuerzas de marea gravitatoria. La entrada se refiere a la posibilidad de que hagas cosas “raras” dentro (como ejecutar protocolos cuánticos de entrelazamiento con “cosas” que ya estén dentro del agujero negro). Y hoy en día se cree que incluso si haces cosas “raras” no pasa nada (pero hay algunos físicos que no están de acuerdo).

  4. Yo hay algo que nunca he entendido. Es cierto que todavía no poseemos una teoría que una la MC con la RG que nos describa convenientemente lo que ocurre en el borde del horizonte de sucesos de un agujero negro. pero, no obstante, si hacemos caso a la RG hasta un límite suficientemente cerca del agujero negro para que todavía siga siendo válida, El pobre astronauta que estuviera en la uno negro, no pediría el como el resto del agujero negro se acelera al percibir su.

    • Siento mi post anterior, pero la hice desde el móvil y se me fue el dedo y después me dio pereza empezar. Lo que quería decir es que si hacemos caso a la RG y presuponemos que es válida incluso en el horizonte de un AG, el tiempo del pobre astronauta que se fuera a caer dentro se iría deteniendo progresivamente para un observador externo hasta detenerse justo en el horizonte de sucesos. Sin embargo, el astronauta que cae, vería como el resto del Universo se acelera y se aceleraría de forma infinita justo en el horizonte. Por lo tanto, aunque para el astronauta fuera cuestión de horas o minutos, para el resto del universo habría pasado un tiempo infinito. Según esta hipótesis (me dijeron una vez que la formuló un tal Ward) el astronauta nunca entraría dentro del AG por dos razones: primero porque el agujero se evaporaría según la teoría de Hawking y segundo porque a la materia precedente que estuviera entrando en el AG se habría quedado retenida en una especie de pared terriblemente compacto justo en el horizonte del AG siempre entrando pero sin llegar a alcanzarlo. De hecho, ni siquiera el AG se formaría, siempre sería un AG en formación. No sé si me explico ¿Sigue siendo plausible esta teoría? Sé que la RG no es válida en el horizonte de sucesos porque haría falta una descripción cuántica pero, hasta qué punto sería válida, cuánto se aceleraría el tiempo para el astronauta que cayera en él.

  5. Os recomiendo leer algunos de los artículos de Stephen J. Crothers,
    En este hay un resumen bastante claro de su argumentación de que los agujeros negros tal y como nos los cuentan no existen como solución de la teoría general de la relatividad, sino como una “corrupción” de la solución de Schwarzschild, perpetrada por Hilbert.

  6. Francis tengo una duda bastante gorda, me explico :
    Hawking decía que la información se perdía en un agujero negro porque nada que rebase el horizonte de sucesos puede salir ( por el límite que establece la relatividad de que la velocidad límite es c ), también decía que el agujero negro con el paso del tiempo se evapora, emitiendo radiación

    Susskind al final obtiene con una teoría cuántica de cuerdas la misma expresión que había obtenido Hawking con ayuda de la relatividad, relativa a la evaporación del agujero
    , y como obtiene este resultado con una teoría cuántica dice que no se pierde información, porque la cuántica conserva la información

    En el libro este de Susskind por otro lado se explica que un proceso físico pierde información cuando el futuro pierde la traza del pasado, y mi pregunta es :

    La cuántica conserva la información porque el operador evolución que caracteriza a cualkier observable es invertible ?? Y si es asi que pasa cuando observas un experimento ?? Porque se cuenta también en este libro que un proceso cuántico que va de A a B por un camino dado sólo vuelve desde B hasta A por el mismo camino si no miras, si miras en lugar de A obtienes otra cosa

    • Ces, no entiendo cuál es tu pregunta. Tienes razón, en cuántica hay dos tipos de evolución del estado. La evolución unitaria o continua (que como bien dices “es invertible”) y la proyección del estado (colapso de la función de onda, que no es invertible).

  7. Francis, supongo que por materia con masa negativa te refieres a antimateria ¿no?

    Roberto, no entiendo tu mención de Hilbert en este asunto. Sea como fuere, gracias a Hilbert (entre otros pocos) la topología de Riemann pudo llegar a Grosmann y de éste a Einstein. Y fue a partir de las soluciones de la TRG que se llegó a la teoría de los agujeros negros y blancos o de gusano. Además, hay una solución de Fridman que va en la línea de la hipótesis de Schwarzschild, este asunto no creo que pueda despacharse con tanta facilidad.

    Mi ejemplo de la estrella de neutrones, que es una simple analogía sobre los agujeros negros, muestra que un observador sometido a condiciones extremas de gravedad y densidad resultará incinerado, triturado y expelido en forma de energía. No digo que esto ocurra en todos los agujeros sino en aquellos que guarden cierta similitud con las estrellas de neutrones. La duda que me queda es si el desgarrón producido por el agujero abre el universo hacia otra dimensión, en este caso el observador saldría despedido como energía hacia esa otra hipotética dimensión. No hablo de multiversos, no creo en ellos, sino de zonas o regiones o dimensiones del único universo que conocemos.

    • Pero el paisano que se cae al agujero resulta incinerado sólo desde el punto de vista de un observador situado fuera del agujero negro. Desde su propio punto de vista no nota nada de nada cuando atraviesa la línea de no retorno, luego cuando llegue a la singularidad ya muere fijo, pero no al cruzar el horizonte.

      Eso por lo menos es lo que cuenta susskind en su libro de divulgación la guera de los agujeros negros. Yo no tengo ni idea de hacer las cuentas

    • Artemio, la antimateria tiene masa positiva (no existe la materia con masa negativa, que sepamos).

  8. Roberto, me parece perfecto lo que dice el señor Crothers, pero yo al menos no le otorgo infalibilidad. Aunque es una hipótesis bien desarrollada, eso sí. Sin embargo su conclusión me parece contradictoria, escribe que no se han hallado agujeros negros, lo cual no es cierto del todo, puesto que hay indicios astronómicos de estos objetos. Y respecto de lo que escribe acerca de la singularidad como un punto de masa con densidad infinita, que da por irrelevante puesto que no ha sido descubierto, también me parece un argumento endeble. Pero basta con estudiar las condiciones de densidad y gravedad en las estrellas de neutrones, que son cuasi-agujeros, para mostrarse escéptico con las conclusiones de Crothers.

    Ces, sitúa al observador en el núcleo de una estrella de neutrones y tendrás una idea cabal de su peripecia.

    Francis, gracias por la aclaración.

    • Sus argumentos son puramente matemáticos.
      Si los argumentos de Crothers (y otros como Leonard S, Abrams) son ciertos y hay errores en la derivación matemática que ha dado lugar a la interpretación de los agujeros negros, la interpretación es errónea, y esos objetos no son lo que creemos que son. Lo que en realidad sean es otra historia.
      Lo que se ha “detectado” como agujeros negros podrían ser otra cosa. Dependen de la interpretación que se da a lo único que detectamos realmente: posiciones relativas de objetos celestes y sus espectros a lo largo del tiempo. Lo mismo para las estrellas de neutrones y otros supuestos objetos, que sólo existen como interpretación matemático-física de los datos.

  9. Roberto, disculpa mi sinceridad, pero al ver el uso peyorativo que le das al verbo perpetrar y al sustantivo corrupción, ambos dirigidos a Hilbert, me parece que estamos ante una falacia ad hominem. Mis temores se confirman cuando en tu último comentario escribes que “lo mismo [ocurre] para las estrellas de neutrones y otros supuestos objetos, que sólo existen como interpretación matemático-física de los datos”. Pues ya me dirás como funciona la ciencia si no es través de hipótesis, datos, teorías y experimentos. Podrás mostrar decenas de papers y autores que están en contra de la existencia de los agujeros, pero no tardarán en salir otros tantos a favor de esos objetos.

    Atreides, no entiendo la mitad de tus cuestiones, y en la otra mitad comparto tus incertidumbres. Lo que hago, por si te sirve de ayuda, es olvidarme de los agujeros negros y fijarme en la estrella de neutrones. Entonces por simple analogía sitúo al astronauta en condiciones extremas de gravedad y densidad y, por simple sentido común, veo que el astronauta se acerca a punto de densidad infinita que lo tritura, incinera y expele como energía. En este supuesto, que sólo afecta a aquellos agujeros similares a las estrellas de neutrones, entiendo que la fórmula de Einstein de la energía y la masa es de entera aplicación.

    • Artemio, gracias por tu respuesta, la verdad es que no entiendo lo que no entiendes :D, es decir, sé que mi primer post es incompresible pues no llegué a terminarlo y no sé si te refieres a este o al que me autorespondo. De cualquier forma, sí, para agujeros negros de masa similar a una estrella de neutrones, comparto tus semejanzas, pero no cuando se habla de un superagujero negro de millones de masas solares, donde la curvatura del espacio-tiempo no es tan pronunciada en el horizonte de sucesos. El astronauta, en un agujero negro de esa envergadura, según algunas hipótesis que he leído, no le pasaría nada aunque no podría volver a atrás puesto que no habría tanta diferencia entre la gravedad de sus pies y la de su cabeza (otra cosa es lo que ocurriría al acercase a la singularidad).

      Lo que yo pretendía decir, y no sé si esta parte es la que compartes las dudas conmigo, es que si el tiempo del astronauta que cae se dilata cada vez más a medida que se acerca al horizonte de sucesos, y siguiendo la RG justo en el horizonte el tiempo se detendría (para un observador externo), por lo tanto el astronauta no llegaría a alcanzar el horizonte. La visión del astronauta sería distinta, su tiempo sería normal, pero el tiempo del resto del universo se aceleraría hasta alcanzar una velocidad infinita (es el mismo efecto que si acelerase a la velocidad de la luz). Si justo antes de entrar en el horizonte del AG, el astronauta saliese, para él hubiera sido cuestión de minutos pero el universo habría avanzado miles de años. Otra cuestión es que la RG no sea válida en el horizonte de sucesos por eso da infinitos y necesitemos una explicación cuántica de la gravedad. Pero, según nuestro conocimiento actual, ¿hasta cuánto es válida la RG? ¿cuánto tiempo se detendría el reloj del astronauta según los límites de validez de la RG que conocemos actualmente?

  10. Los argumentos están sobre la mesa, pero la meta-discusión la introduces tú al hablar de corrupción y perpetrar, suena como si el bueno de Hilbert hubiese sido una especie de conspirador.

  11. Atreides, esta vez ni siquiera entendí la mitad de los que dices, de hecho no entendí absolutamente nada ;-D

    Sólo un apunte; salvo error u omisión de mi parte, comentar que un astronauta que alcance velocidad relativista se vuelve hipermasivo, crea una especie muro de masa que es insalvable. Como mezclas en tu ejemplo astronautas con velocidad inercial y aceleración relativista, observadores externos, la RG y el horizonte de sucesos, resultando todo ello en un escenario confuso, quisiera recordar la paradoja de los gemelos. En esta paradoja el cosmonauta que viaja con velocidad relativista, y por tanto ha dilatado su tiempo, cuando regresa al planeta apenas ha envejecido, al contrario del otro gemelo que se mueve en la superficie terrestre con velocidad inercial. Es decir, a más velocidad el tiempo corre más despacio (en la paradoja). Esto no tiene que ver con el agujero ni con su horizonte, un astronauta que viaje con velocidad no relativista, pongamos a 900 km/h, podría ser jalado por el objeto si pasa por su vecindad.

    • Artemio, si no ando muy equivocado, la gravedad actúa como la aceleración y, al igual que un astronauta que acelera a velocidades relativistas su reloj trascurre más lento para un observador que no acelere a esas velocidades, cuando se acerca a una estrella de neutrones o al horizonte de sucesos de un agujero negro ocurre exactamente lo mismo. Es más, según la RG, justo en el horizonte de sucesos, el reloj del astronauta se habrá detenido completamente para un observador externo. Por lo tanto, el observador que mira como el astronauta cae tendría que esperar un tiempo infinito para verle entrar dentro del AG. Para hacer compatible la perspectiva del observador y del astronauta, éste último verá como el reloj del observador se acelera y el universo externo al AG se acelera, y siguiendo también la RG, esa aceleración del tiempo sería infinita. Cosa absurda, igual de absurdo que un astronauta acelerare a la velocidad de la luz como tú bien indicas, pero yo estaba especulando lo que ocurriría y ponía el símil con la velocidad.

      Por supuesto, soy consciente que la RG no es válida cerca del horizonte de sucesos de un AG porque se requiere una explicación cuántica de la gravedad pero mi duda era que hasta qué punto la RG es válida con los conocimientos y experimentos que hemos realizado con ella y cuánto reduciría la velocidad del tiempo del astronauta a medida que se acerca al horizonte (siempre con respecto a un observador externo, claro).

  12. Atreides, ahora te entiendo mejor. Dices que “si no andas muy equivocado la gravedad actúa como la aceleración”. Entonces siguiendo tu argumento si una vez dentro del horizonte el astronauta cae hacia el interior del objeto alcanzaría densidad y gravedad extrema. Si por extrema entendemos infinita, entonces la materia o la simetría del espacio tiempo se rompe. No necesariamente tiene que ser absurdo, al menos no es absurdo en la perspectiva teórica, otra cosa es que la materia pueda sufrir desgarrones.

    “¿Y si el granito de arena dentro del reloj de arena nos contase que pasa por ahí dentro?”

    Una molécula de un gas o un paquete indivisible de fotones de un rayo de luz no nos pueden contar mucho desde la perspectiva de la mecánica estadística, a menos que ese granito, molécula y paquete de cuantos tengan propiedades relevantes que condicionen al sistema en el que actúan.

    • No estoy seguro si al igual que la dilatación temporal, también se cumple que la densidad también aumente. Tiene su lógica pues si la gravedad y la aceleración es lo mismo y las distorsiones escpaciotemporales de la aceleración cuando se acercas a la velocidad de la luz son iguales (como yo he leído) a lo que ocurre cuando te acercas al horizonte de sucesos de un AG, entonces la densidad del astronauta también tendría que ser elevadas y quedaría aplastado independientemente de si es un AG negro con masa de unos pocos soles o de superagujero negro supermasivo. Ya mis conocimientos no llegan para tanto.

  13. Siguiendo con la especulación, la dilatación podría implicar hiperdensidad para un objeto macro como un astronauta y por tanto acaba aplastado. Pero supongamos que ese astronauta tiene un traje espacial que le permite ser hiperdenso y expandirse, bien cuando alcanza velocidad c o bien cuando es capaz de alcanzar el núcleo del sol sin ser aplastado. Estrellas como el sol se rigen por parámetros físicos y gravitatorios que aseguran su estabilidad por miles de años de modo que los planetas y satélites que los orbitan también se mantienen estables. Supongo que lo que diferencia al sol y estrellas similares de los agujeros negros y las estrellas de neutrones es que las condiciones de densidad y gravedad se vuelvan críticas para los segundos. Visto así, el sol sería un cuasi-agujero.

    ¿Qué ocurre en una zona del universo que debido a esa hiperdensidad y hipergravedad la materia se rompe? Al menos en la perspectiva del observador 4D habitual se produce un desgarro de la materia y una ruptura de simetría. Pero no tiene que ser así para otro tipo de observador que vería simetría en vez de ruptura, pero, de ser así, la topología del universo tendría que ser diferente a la habitual. En este contexto la simetría es relativa a uno o más observadores, por tanto no hay que descartar que observadores hiperdensos y hipergravitatorios tengan una visión del universo muy diferente a la nuestra.

    • Una vez escuche a un astrónomo la reflexión de que si consideramos una física para lo macro y para lo micro podría estar por desentrañar una nueva física para explicar el comportamiento de lo hipermasivo o superlativo del universo justo allí donde las ecuaciones dan infinito. En tal caso, cabría esperar otro resultado para el astronauta que queda atrapado en el agujero negro.
      Estoy de acuerdo y creo puedo más o menos seguir vuestros comentarios.
      Qué se deduce de la RE, le puede estar pasando al astronauta: Que ha dejado de viajar en el tiempo o en un tiempo próximo a cero debido a la gravedad infinita del agujero negro y por lo tanto no envejece, y nuestro astronauta ahora viaja a la velocidad de la luz por el espacio, como los fotones con la diferencia que los fotones no tienen masa, y lo marco al viajar hipotéticamente a la velocidad de la luz adquiere masa infinita y un consumo infinito de energía. El que el tiempo tienda a cero podría suponer para la materia el alcanzar un grado crítico o máximo de entropía al no poderse dar el cambio de estado, interacción o intercambio de energía, que es el cambio mantenido en un determinado tiempo. El tiempo es cero, no hay cambio de estado para la materia y si, la disolución o máxima entropía. Sería el efecto constatado para el observador de la masa ser literalmente devorada o reabsorbida por el agujero negro. Pero más difícil me parece resolver el fenómeno de la luz por su naturaleza; un fotón no tiene masa, no tiene carga eléctrica, viaja por el espacio y no le afecta el tiempo, porque no viaja por el tiempo, pero viaja a la única velocidad permitida y existente en el universo por el espacio y, sin embargo es atrapado o la luz no escapa al agujero negro. O la aceleración de la gravedad del agujero negro supera la velocidad de la luz, o la función de onda colapsa ante una barrera de densidad infinita que le atrapa, de modo que la luz que incide no se refleja.

      P.d.Artemio, ya me conocéis un poquitín, no me hagas mucho caso que estoy de vacaciones y tan sólo pasaba por aquí para saludar y mantenerme informada.

  14. Hola, Marina. En la teoría del agujero negro, éste está tan comprimido que ni siquiera la luz puede escapar, por eso se conjetura que regiones del universo o incluso el universo mismo tuvo por origen un agujero negro. En un momento dado se abrió un boquete y del mismo salió un chorro de materia y radiación que formó el universo que conocemos. Este asunto tiene una correspondencia mitológica con Fanes, el huevo cósmico, pero esto lo apunto como simple anécdota sin más relevancia científica.

    Einstein recibió con desagrado la solución de Karl Schwarzschild que proponía la máxima contracción de una estrella esférica y estática hasta su ruptura y conversión en agujero negro. Einstein omitió en sus ecuaciones la posibilidad de que tal implosión tuviese lugar, sencillamente lo consideraba una extravagancia. Como le comenté a Atreides, prefiero estudiar lo que ocurre en la estrella de neutrones para hacerme una idea, siquiera sea por analogía, de lo que es un agujero negro.

    Te recomiendo la lectura del libro de Kip Thorne “Agujeros negros y tiempo curvo”, Crítica, 2010. En el capítulo 14 el autor describe los agujeros de gusano. Saludos.

    • Muchas gracias Artemio, tomo en muy buena consideración tu propuesta porque considero es ineludible leer al profesor Kip Thorne experto en agujeros negros, en la conservación de la información en ellos, también en los viajes en el tiempo y todo ello junto a su colega Hawking. Citan una obra suya sobre las ondas gravitatorias como un referente mundial. Voy a adquirir este otro libro suyo más reciente, que reseñas.

    • Pero hay bastantes diferencias entre una estrella de neutrones y un agujero negro. De hecho no es por qué el agujero negro esté tan comprimido que la luz no puede escapar de ella, si no que la curvatura del espaciotiempo en el horizonte de suscesos es tan elevada que la luz no puede escapar. De hecho, la densidad del agujero negro se presupone en la singularidad central no en el horizonte de sucesos que puede estar a bastante distancia de la singularidad (sobretodo en los superagujeros negros). De hecho, siguiendo la relatividad general hasta sus últimas consecuencias, toda la materia estaría contenida dentro de un punto central con densidad infinita y el horizonte de sucesos, si al agujero no se le está alimentando constantemente con materia nueva, podría no tener materia alguna. Sin embargo la luz no podría escapar de todas formas.

      Una estrella de neutrones sí que tiene una pared física con una densidad elevadísima, que es la propia superficie de la estrella (aunque seguramente te destrozaría el increíble campo magnético de la estrella y su intensísima gravedad antes de poner un pie en ella).

    • Artemio, he visto una entrevista interesantísima a Kip Thorne pues aún no he tenido oportunidad de adquirir este libro que me indicas. Asimismo, pero excede con mucho mi comprensión otra conferencia del profesor Gerard´t Hooft, el que fuera Premio Nobel de la Física por la unificación electrodebil, quien además ha estudiado y tiene importantes consideraciones sobre información entre otras en los agujeros negros. Pongo una referencia a este grupo de conferencias que se celebraron en abril de este año en nuestro país.

      • Marina, estoy leyendo el libro de Thorne que te recomendé, lo tenía en la lista de espera de libros por leer. Me falta por consultar el capítulo dedicado a las estrellas de neutrones. Mis apuntes sobre estos objetos proceden de otras fuentes y, lógicamente, son especulativos. Gracias por el enlace. Saludos.

  15. Ya sé que hay diferencias, al menos teóricas, entre los agujeros y las estrellas de neutrones, pero estudiar las estrellas de neutrones me facilita entender la estructura de los agujeros. Un agujero durmiente sería un evento que no se encuentra más en el universo 4D habitual sino en otra región del cosmos, desde nuestra perspectiva se dice que se ha evaporado, si emitiese luz no la veríamos porque esa zona del espacio se ha clausurado/evaporado a nuestra mirada. Tal vez una fracción de las estrellas de neutrones sea el residuo de esa clausura.

    Antes de que Karl Schwarzschild entrase en escena con su solución, un filósofo de la naturaleza, el británico John Mitchell, conjeturó en 1783 la existencia de las estrellas oscuras. Trece años después el francés P. S. Laplace siguió la línea argumental del británico. Se les llama estrellas oscuras porque las condiciones críticas de gravedad y densidad impiden que la luz se emita al exterior.

    La crítica argumental de Einstein a la solución de Schwarzschild se basaba en lo siguiente; idealizó un objeto similar a una estrella compuesto por millones de partículas cuya gravedad mantenía unido al objeto idealizado y que se movían en órbitas circulares en torno a un centro común. Pero la fuerte contracción de las partículas comprimía al objeto de modo que su circunferencia real tendía a ser crítica, esto hacía que la enorme densidad creada por las partículas comprimidas en la circunferencia crítica aumentaba la gravedad en la superficie del objeto idealizado. Mediante un cálculo matemático concluyó que las partículas no podían moverse con mayor velocidad que la luz y por tanto concluyó que el objeto no podía ser más pequeño que 1,5 veces el tamaño crítico. Es decir, Einstein nunca consideró la posibilidad de que la hipergravedad hiciese implosionar al objeto.

    Parece que las estrellas de neutrones se parecen mucho al objeto idealizado por Einstein, son cuasi-agujeros, por eso me parecen interesantes.

  16. Respecto del comentario de Wirieg, decir lo siguiente. No todo en el universo es esférico, los Alpes y el Himalaya son montañas que rompen la esfericidad de la superficie terrestre. Del mismo modo los rayos X y gamma no son esféricos, al menos que yo sepa. Respecto de que los agujeros absorben todo el rato, pues dependerá de la perspectiva. Los agujeros evaporados/clausurados (retirados, en la terminología de J.R. Oppenheimer) ya no absorben, otra cosa es que sigan emitiendo radiación, pero lo harán hacia zonas o regiones del universo escondidas a nuestra mirada.

    “No se puede indagar si no se sabe bien de lo que se habla”.

    Hum…, dependerá de lo que se sabe y de lo que se pretenda indagar.

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