Un grupo de investigadores de la Osaka University, Nihon University y la Chuo University han propuesto un nuevo marco teórico cuyo experimento podría realizarse en un laboratorio para comprender mejor la física de los agujeros negros. 

La investigación presentada por los científicos comprende una propuesta sobre cómo podríamos modelar estos objetos masivos y complejos en el laboratorio, utilizando hologramas.

Recientemente, el mundo quedó paralizado cuando el Event Horizon Telescope lanzó las primeras imágenes de un agujero negro. O, para ser más precisos, las imágenes mostraban el círculo brillante, llamado «anillo de Einstein», creado por la luz que apenas escapó al alcance de la inmensa gravedad del agujero negro. Este anillo de luz se debió al hecho de que, según la teoría de la relatividad general, el tejido del espacio-tiempo en sí mismo se contorsiona tanto por la masa del agujero negro que actúa como una lente enorme.

Desafortunadamente, nuestra comprensión de los agujeros negros sigue siendo incompleta, porque la teoría de la relatividad general, que se utiliza para describir las leyes de la naturaleza a escala de estrellas y galaxias, actualmente no es compatible con la mecánica cuántica, nuestra mejor teoría de cómo funciona el Universo. en escalas muy pequeñas. Dado que los agujeros negros, por definición, tienen una gran masa comprimida en un espacio pequeño, es necesario conciliar estas teorías tremendamente exitosas pero hasta ahora conflictivas para comprenderlas.

Predicción teórica de la imagen del agujero negro del experimento de sobremesa. El radio del anillo depende de la temperatura. La imagen del agujero negro se deforma al variar el punto de observación. Crédito: Osaka University

Un posible enfoque para resolver este enigma se llama teoría de cuerdas, que sostiene que toda la materia está hecha de cuerdas vibrantes muy pequeñas. Una versión de esta teoría predice una correspondencia entre las leyes de la física que percibimos en nuestras cuatro dimensiones familiares (tres dimensiones del espacio más el tiempo) y las cadenas en un espacio con una dimensión adicional. Esto a veces se llama una «dualidad holográfica», porque recuerda a una placa holográfica bidimensional que contiene toda la información de un objeto 3D.

En la investigación recientemente publicada, los autores, Koji Hashimoto (Osaka University), Keiju Murata (Nihon University) y Shunichiro Kinoshita (Chuo University) aplicaron este concepto para mostrar cómo la superficie de una esfera, que tiene dos dimensiones, puede usarse en un experimento de mesa para modelar un agujero negro en tres dimensiones. En esta configuración, la luz que emana de una fuente en un punto de la esfera se mide en otra, lo que debería mostrar el agujero negro si el material esférico permite la holografía.

Hashimoto dijo en un comunicado:

La imagen holográfica de un agujero negro simulado, si se observa en este experimento de mesa, puede servir como una entrada al mundo de la gravedad cuántica”.

Crédito: EHT Collaboration

Esto se relaciona con una idea de que los agujeros negros no son más que hologramas en primer lugar: superficies bidimensionales que se proyectan en tres dimensiones (al igual que un holograma normal).

Murata dijo:

Nuestra esperanza es que este proyecto muestre el camino hacia una mejor comprensión de cómo nuestro Universo realmente opera en un nivel fundamental”.

Si pudiéramos realizar el experimento, podría ayudar a los científicos a unir nuestras comprensiones a gran escala y en pequeña escala de cómo funciona el Universo.

Los hallazgos de la investigación han sido publicados en Physical Review Letters.

Fuente: Osaka University