Los agujeros negros siguen siendo un fascinante rompecabezas cósmico. Siempre que pensamos que los hemos descubierto, surge algo más. Un nuevo trabajo teórico sugiere que los agujeros negros pueden ejercer presión sobre sus entornos aumentando su complejidad termodinámica.
Los agujeros negros, como se definieron originalmente, eran solo un objeto tan denso que nada, ni siquiera la luz, puede escapar. El hecho ya es bastante asombroso, pero pronto los científicos se dieron cuenta de que tomar este objeto al pie de la letra era un problema para todas las ramas de la física, pero en particular para la mecánica cuántica y la relatividad.
Se ha realizado una gran cantidad de trabajo teórico para solucionar los problemas, entre ellos el descubrimiento fundamental de Hawking en 1974 de que los agujeros negros emiten radiación térmica. La radiación de Hawking, como se la conoce ahora, permitió a los físicos comprender los agujeros negros a través de las leyes de la termodinámica. Tienen temperatura, volumen y área de superficie, entropía, momento angular, etc.
Algo que no apareció en la termodinámica del agujero negro pero que es un elemento básico de la versión normal es la presión. Al menos nunca ha habido necesidad en las ecuaciones de incluir la presión. Pero en un trabajo reciente, a medida que las ecuaciones intentan describir los agujeros negros con cada vez mejor detalle, apareció un término que desconcertó a los investigadores.
Como se informó en Physical Review D, el término entra en el cálculo de la entropía de un agujero negro. Su trabajo muestra que la fórmula que determina la entropía necesita pequeñas correcciones y esas correcciones afectan muchas propiedades del agujero negro. Y, lo que es más emocionante, la corrección adquiere la forma de algo que parece presión.
“Nuestro hallazgo de que los agujeros negros de Schwarzschild tienen una presión, además de una temperatura, es aún más emocionante dado que fue una sorpresa total. Estoy encantado de que la investigación que estamos llevando a cabo en la Universidad de Sussex sobre la gravedad cuántica haya avanzado la comprensión más amplia de las comunidades científicas sobre la naturaleza de los agujeros negros ”, dijo en un comunicado el autor principal, el profesor Xavier Calmet, de la Universidad de Sussex.
“La intuición histórica de Hawking de que los agujeros negros no son negros, pero tienen un espectro de radiación muy similar al de un cuerpo negro, los convierte en un laboratorio ideal para investigar la interacción entre la mecánica cuántica, la gravedad y la termodinámica”.
Este es el verdadero enfoque de su trabajo. Una posible teoría que une la relatividad general y la mecánica cuántica se llama gravedad cuántica. Los agujeros negros son un campo de prueba crucial para este marco hipotético.
“Si se consideran los agujeros negros solo dentro de la relatividad general, se puede demostrar que tienen una singularidad en sus centros donde las leyes de la física tal como las conocemos deben romperse. Se espera que cuando la teoría cuántica de campos se incorpore a la relatividad general, podamos ser capaz de encontrar una nueva descripción de los agujeros negros ”, explicó Calmet.
“Nuestro trabajo es un paso en esta dirección, y aunque la presión que ejerce el agujero negro que estábamos estudiando es minúscula, el hecho de que esté presente abre múltiples posibilidades nuevas, que abarcan el estudio de la astrofísica, la física de partículas y la física cuántica. ”
Con información de IFL Science
