Confirman por primera vez un teorema de los agujeros negros de Stephen Hawking
(Actualización 01/07/2021)
Stephen Hawking fue uno de los físicos teóricos más importantes e influyentes de todos los tiempos, siendo los agujeros negros uno de sus más importantes campos de estudio.
A partir de la Teoría de la Relatividad General de Einstein, en 1971, Hawking formuló un teorema para calcular el área de un agujero negro. En su teorema, el profesor establecía la imposibilidad de que el área de la superficie de estos objetos astronómicos disminuyera con el tiempo. Esta regla ha intrigado a muchos físicos, ya que se relaciona con la segunda ley de la termodinámica, que establece que la entropía de un sistema cerrado siempre debe aumentar. Debido a que la entropía de un agujero negro es proporcional a su área de superficie, ambos siempre deben aumentar.
Ahora, de acuerdo con un estudio realizado por investigadores del MIT y publicado recientemente en Physical Review Letters, este teorema, formulado por Hawking, es correcto. «El área de la superficie de un agujero negro no se puede reducir, que es como la segunda ley de la termodinámica. También tiene una conservación de la masa, ya que no se puede reducir su masa, por lo que es análogo a la conservación de la energía», explicó en un comunicado el Dr. Maximiliano Isi, astrofísico del Instituto de Tecnología de Massachusetts y autor principal del estudio. «Los agujeros negros tienen una entropía y es proporcional a su área. No es solo una coincidencia, es un hecho profundo sobre el mundo que ellos revelan».
El área de un agujero negro está limitada por una región conocida como Horizonte de Sucesos, una frontera espaciotiemporal en la que ningún objeto, ni siquiera la luz, puede escapar de la poderosa atracción gravitatoria del agujero negro. Debido a que ningún objeto puede salir, a medida que el área de superficie de un agujero negro aumenta con su masa, también se encoge cuanto más gira. Debido a esto, los investigadores se plantearon como pregunta si al arrojar dentro un objeto con una fuerza suficiente, un incremento en el giro sería suficiente como para disminuir su área de superficie.
Para probar si la teoría era correcta, el equipo utilizó los datos recolectados de las ondas gravitacionales detectadas por LIGO en 2015, las cuales fueron producidas por dos agujeros negros gigantescos que se encontraban girando en espiral y que se fusionaron hace 1,300 millones de años. Los investigadores calcularon la masa y el giro de los dos agujeros negros por separado, y también las del resultante de la fusión.
El equipo llegó a la conclusión que el área de superficie del agujero negro que se produjo por la fusión de ambos, era mayor que la de los dos iniciales combinados, lo que confirma la ley del área de Hawking con un nivel de confianza mayor al 95%.
Curiosamente, la confirmación de este teorema propuesto por Hawking, parece contradecir otro de la física, también propuesto por Hawking. El equipo piensa que el descubrir la fuente de la contradicción de ambos, podría revelar un nuevo campo en la física contemporánea.
La investigación ha sido publicada en el Physical Review Letters, y la puedes ver aquí.
