¿Son los agujeros negros ardientes cortafuegos o suaves bolas de pelusas?

Samir Mathur, profesor de física de la Universidad Estatal de Ohio (EE.UU.), dice que la idea propuesta recientemente de que los agujeros negros tienen "cortafuegos" que destruyen todo lo que tocan tiene una laguna.

En un artículo publicado en línea en arXiv, Mathur muestra su desacuerdo con la teoría del firewall, y demuestra matemáticamente que los agujeros negros no son necesariamente árbitros de la fatalidad. De hecho, dice que el mundo podría ser capturado por un agujero negro, y ni siquiera nos daríamos cuenta.

Hace más de una década, Mathur utilizó los principios de la teoría de cuerdas para demostrar que los agujeros negros son en realidad bolas de cuerdas cósmicas enredadas. Su teoría de la bola de pelusas) (fuzzballs) ayudó a resolver ciertas contradicciones de cómo los físicos piensan de los agujeros negros.

Pero cuando un grupo de investigadores recientemente trató de desarrollar la teoría de Mathur, llegaron a la conclusión de que la superficie de la bola era en realidad un cortafuegos.

Según la teoría del cortafuegos, la superficie de la bola es mortífera. De hecho, se llama teoría del cortafuegos, porque sugiere que una muy literal muerte ardiente espera a todo lo que toca.

Mathur y su equipo han estado ampliando su teoría, a su vez, y han llegado a una conclusión completamente diferente. Ellos ven los agujeros negros no como asesinos, sino más bien como una especie de fotocopiadoras benignas.

Ellos creen que cuando el material toca la superficie de un agujero negro, se convierte en un holograma, una copia casi perfecta de sí mismo que sigue existiendo como antes.

Discordia

"Casi perfecta", ese es el punto de la discordia. Hay una hipótesis en la física denominada complementariedad, que fue propuesta por primera vez por el físico de la Universidad de Stanford Leonard Susskind en 1993. La complementariedad requiere que cualquier holograma creado por un agujero negro sea una copia perfecta del original.

Matemáticamente, los físicos de ambos lados de este nuevo debate han concluido que la complementariedad estricta no es posible; es decir, que no puede formarse un holograma perfecto en la superficie de un agujero negro.

Mathur y sus colegas se sienten cómodos con la idea, porque han desarrollado también un modelo modificado de la complementariedad, en el que se asume que se forma un holograma imperfecto.

Los defensores de la teoría del firewall adoptan un enfoque de todo o nada para la complementariedad. Sin la perfección, dicen, sólo puede haber muerte ardiente.

Con su último artículo, Mathur responde que él y sus colegas han demostrado matemáticamente que la complementariedad modificada es posible.

No es que los defensores del cortafuegos hayan cometido algún tipo de error matemático, agrega: Las dos partes basaron sus cálculos en diferentes supuestos, por lo que tuvieron respuestas diferentes. Un grupo rechaza la idea de la imperfección en este caso particular, y el otro no lo hace.

Imperfección

La imperfección es un tema común en la cosmología. El famoso físico Stephen Hawking ha dicho que el universo era imperfecto desde los primeros momentos de su existencia. Sin una dispersión imperfecta del material creado en el Big Bang, la gravedad no habría sido capaz de reunir a los átomos que forman las galaxias, las estrellas, los planetas y a nosotros.

Esta nueva disputa sobre firewalls y fuzzballs depende de si los físicos pueden aceptar que los agujeros negros son imperfectos, al igual que el resto del Universo.

"No hay tal cosa como un agujero negro perfecto, porque cada agujero negro es diferente", explica Mathur en la información de la Universidad Estatal de Ohio.

Su comentario se refiere a la resolución de la "paradoja de la información", un duradero debate de la física en el que Hawking finalmente admitió que el material que cae en un agujero negro no se destruye, sino que se convierte en parte del agujero negro.

El agujero negro cambia permanentemente con las nuevas adiciones. Es como si, metafóricamente hablando, una nueva secuencia de genes se uniera a su ADN. Esto significa que cada agujero negro es un producto único de la materia con la que acaba encontrándose.

La paradoja de la información se resolvió en parte gracias al desarrollo de Mathur de la teoría fuzzball en 2003. La idea fue consolidada por otros científicos.

Su modelo era radical en su momento, ya que sugería que los agujeros negros tenían una Superficie definida -aunque "rizada"-. Eso significa que el material en realidad no cae dentro de los agujeros negros sino que cae sobre ellos.

Las implicaciones de la cuestión cortafuegos-bola de pelusas son profundas. Uno de los principios de la teoría de cuerdas es que nuestra existencia de tres dimensiones -cuatro si se cuenta el tiempo- en realidad podría ser un holograma sobre una superficie que existe en muchas más dimensiones.

"Si la superficie de un agujero negro es un cortafuegos, entonces la idea del universo como un holograma tiene que estar equivocada", dice Mathur.

La naturaleza profunda del universo está en juego, pero no se prevé que los físicos rivales lleguen a las manos por ella. "No es ese tipo de desacuerdo", ríe Mathur. "Es una pregunta simple, en realidad. ¿Acepta usted la idea de la imperfección, o no?"

Referencia bibliográfica:

Samir D. Mathur: A model with no firewall. arXiv (2015). arXiv:1506.04342v1.