NeoFronteras

¿Se ha detectado ya el muro de fuego?

Área: Física — domingo, 18 de diciembre de 2016

Unos físicos teóricos dicen que los ecos que ven en los datos de LIGO podrían deberse a un muro de fuego.

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Cuando LIGO detectó las ondas gravitacionales generadas en la colisión de dos agujeros negros nos prometieron que se abría una nueva ventana observacional y que iba a ser el comienzo de la astronomía de este tipo de ondas. Al final va a resultar que esa astronomía ha empezado ya casi sin darnos cuenta a partir de esos pocos datos.

Esa detección supuso la confirmación, una vez más, de la Relatividad General (RG). Pero ese mismo descubrimiento puede que marque el principio de su fin. Como toda teoría física, la Relatividad General es sólo una verdad provisional a la espera de otra que la reemplace, pero que englobe gran parte de las predicciones que esa hace a cierto régimen.

El régimen que parece que no puede describir la RG es el cuántico. A escalas de lo muy pequeño parece que la RG se desmorona y predice singularidades en donde la física no parece funcionar. Eso ocurre en el momento cero del Big Bang o en el interior de los agujeros negros. Incluso parece que estos destruyen la información de todo objeto que cae en su seno al cruzar el horizonte de sucesos (HS), aunque la conservación de la información es algo que creemos fundamental. Este asunto de la conservación de la información trae de cabeza a los físicos teóricos desde hace décadas, Hawking incluido.

Últimamente se han propuesto diversas soluciones al problema de la información. En 2013 se sugirió que debe de haber un “muro de fuego” que sustituya al horizonte de sucesos. Esto fue algo que ya vimos en su día en NeoFronteras. Este muro de fuero sería una esfera de partículas de alta energía que quemaría cualquier tipo de materia que ose atravesarlo, pero que, a la vez, impida que la información que porten caiga en el olvido en el interior del agujero negro. Este anillo de fuego contradice la RG y sería de origen cuántico.

¿Podrá la astronomía de ondas gravitacionales aclarar el asunto? Muchos físicos creen que sí, al fin y al cabo, uno de los grandes problemas de la gravedad cuántica es que, hasta ahora, no hay datos experimentales que nos guíen. Unos pocos físicos sostienen que esto es lo que ya sucede con los pocos datos de LIGO de los que disponemos.

Steve Giddings (University of California, Santa Barbara) y colaboradores dicen que han encontrado ecos en la colisión observada por LIGO y que esto es una prueba de la existencia de una estructura planckiana del horizonte de sucesos.
Obviamente las estadísticas de un solo caso no son fiables y habrá que esperar (no mucho) para confirmar o descartar estos ecos.

Si se confirmase sería algo extraordinario, pues no sólo permitiría afirmar que la RG deja de funcionar a ciertos regímenes, como en el interior de los agujeros negros, sino que, además, hay pruebas experimentales de que deja de hacerlo incluso en su borde.

El borde del agujero no es más que su horizonte de sucesos y, por definición, está fuera de cualquier experimento que podamos hacer sobre él. Si se tiene acceso a él o a su equivalente cuántico (sea muro de fuego u otra cosa) a través de las ondas gravitacionales emitidas en la colisión de agujeros negros, se tendrá acceso a una física hasta ahora ignota.

Al poco de hacerse el anuncio de LIGO, Vítor Cardoso (Instituto de Tecnología Superior de Lisboa) propuso que cualquier desviación extraña sobre la predicción de la RG que se observe en los datos de eventos de este tipo recolectados por LIGO podría ser una señal de muro de fuego o alternativas similares.

Los ecos aparecerían en los muros de fuego porque esta estructura tendría una mayor presencia que un mero HS que hace de simple frontera. El borde interno del muro de fuego funcionaría como un HS convencional, pero el borde exterior sería más poroso y las partículas podrían escapar dependiendo de parámetros como el ángulo de incidencia. Pero esto también afectaría a las ondas gravitacionales generadas durante la colisión, que podría rebotar entre el borde interior y exterior produciendo los ecos mencionados al escapar algunas de ellas.

El equipo de Afshordi ha creado un modelo sencillo en el que el agujero negro está rodeado por espejos esféricos que reflejan estas ondas en lugar que el convencional HS. Introduciendo los parámetros físicos de los agujeros negros medidos por LIGO pudieron predecir los tiempos de los ecos. Encontraron que estas predicciones encajaban con los ecos a 0,1, 0,2 y 0,3 segundos que hay en los datos observacionales del evento.

Es pronto para cantar victoria, pues estos ecos podrían ser sólo ruido o una fluctuación estadística, pero es sin duda muy sugerente.

La gran ventaja es que en LIGO se ha realizado recientemente una actualización de los equipos que permitirá que este sea más sensible a partir de ahora. Así que pronto sabremos si estos ecos existen realmente. Los expertos calculan que esto se conseguirá en sólo dos años.

Además del muro de fuego se han propuesto otras alternativas al clásico horizonte de sucesos HS en el que este tendría algún tipo de estructura. Así, por ejemplo, algunas ideas de cuerdas sugieren que el HS sería borroso. Habrá que tener cuidado y evitar que los cuerdistas se sumen el tanto. Los expertos creen que modelos más sofisticados que el de Afshordi podrá distinguir entre los distintos casos.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=5234

Fuentes y referencias:
Artículo original
Imagen: NASA.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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17 Comentarios

  1. lluís:

    ¿Estructura planckiana del horizonte de sucesos? ¿ Qué hay que entender por “estructura planckiana”? o mejor, ¿ Puede haber “estructura”, en la escala de Planck?

    Y, si esa esfera de partículas de alta energía capaz de “quemar” cualquier tipo de materia que lo atraviese ¿cómo puede impedir ese muro de fuego que la información que porten esas partículas no se queme igualmente, previo a la caída en el supuesto olvido del interior del agujero negro?

    Como sea, un estudio bien intrigante y cuyas consecuencias son fascinantes.

    Particularmente, no me preocuparía mucho que los cuerdistas saquen tajada de todo esto, en base, a sus rigurosas y condenadamente difíciles matemáticas. Les tengo un cierto respeto, se han jugado la vida sobre las cuerdas.

  2. Petrus:

    Puede ser pura ignorancia por mi parte, pero entiendo que lo que llamamos información está ligada normalmente a una estructura, disposición o complejidad, que la contiene para nosotros.
    Y si esa estructura se rompe en el horizonte de sucesos o dentro del agujero, la información va a desaparecer. Si se ha de mantener por algún requicio lógico que lo exija, no parece que un agujero negro, una especie de cuba cósmica de disolvente general, sea la mejor caja fuerte…

  3. NeoFronteras:

    Estimado Lluís:
    Lo de Planck es lo que los autores mencionan en el mismo título, supongo que para no pillarse los dedos con el muro de fuego.
    El muro de fuego, al fin ya cabo, es descrito por sus propiedades matemáticas y su física exótica, algo que a nivel divulgativo es complicado de explicar. Pero hay algo más extenso en la referencia que se pone:

    http://neofronteras.com/?p=4243

    De todos modos no está nada claro que existan esos muros de fuego o estructuras similares. Y los ecos sobre 1 caso tampoco son representativos. Pero la ventaja es que ahora todo eso se puede comprobar científicamente.

    Sobre el último punto, sólo decir que a las religiones hay que tratarlas sin demasiados miramientos, incluidas las cuerdas.

  4. JavierL:

    Analizando esto:

    “Cualquier cosa que chocara contra ese muro se disolvería en sus bits de información constituyentes, así que la información se conserva. El horizonte de sucesos no puede ser cruzado”

    O sea que la materia nunca entraría al agujero negro, conservamos la información ¿pero perdemos la masa?

    Porque al ser la masa otra forma de energía, así al final violariamos la 1 ley de la termodinámica. La energía no se crea NI SE DESTRUYE.

  5. JavierL:

    En otro orden de ideas, una extrella de neutrones lo suficientemente grande ¿no podría ser ya un agujero negro sin necesidad de colapsar en algo más?

    Siempre veo que evalúan un agujero negro como un cuerpo de masa puntual, pero si incluso tomando el horizonte de sucesos se puede tener una densidad tan baja como la del agua, ¿porque no podríamos tener una extrella de neutrones super masiva dentro de ese horizonte de sucesos?

  6. Dr. Thriller:

    Bueno, es muy pronto para decir nada. Algo poco ventilado sobre los AN es cómo funcionan, en la RG literalmente “rompiendo” el espacio-tiempo (supongo que de ahí debe venir de lo “hole”), pero en MC la cosa no es tan simple, a fin de cuentas un gravitón no puede escapar tampoco de un AN (no al menos desde el interior del HS), y suponer que todo el flujo de gravitones que sustenta el pozo bestial gravitatorio se produzca por fluctuación cuántica a un pelo de electrón por encima del HS, pues queda un poco… Tal. Lo que por supuesto, en sí mismo no quiere decir nada. Supongo que alguien en alguna parte habrá calculado esto, claro.
    Yo sigo teniendo mis reservas respecto al concepto mismo de AN, es muy posible que existan objetos muy parecidos pero cuya velocidad de escape nunca alcance c por algún mecanismo que desconocemos, me pregunto si alguna teoría ha explotado esta idea. De hecho, el concepto, al menos para mí, “AN” he acabado por calificarlo como “afirmación extraordinaria” (se violan demasiadas cosas, incluyendo paradójicamente la propia RG), y, incluyendo los resultados de LIGO, no veo aún suficientes “pruebas extraodinarias”. De hecho, si no estoy equivocado, lo único que podríamos calificar como prueba inequívoca es precisamente la señal de LIGO.

  7. Tomás:

    El artículo es para morirse pensando. La parte sugerida por Dr. Thriller, parece sugerente. El mecanismo pienso que habría de ser que el medio no sería el “vacío” -y lo pongo entre comillas porque cada vez me parece más dudoso su concepto- que es donde la luz alcanza c.
    En cuanto a lo demás, me sugiere algo que pudiera ser una tontería: ¿no sería el comienzo la existencia de un agujero negro con su singularidad puntual y su HS conteniendo todo el universo? Habría de contenerlo todo: un momento descomunal, una carga para dar y vender y una energía asociada a partículas reales y virtuales, capaces de transformarse en todo lo que conocemos. La superficie de ese HS habría de abarcar quizá el tamaño de un cúmulo de galaxias. Y quizá no fuese necesaria la inflación primera… En fin, no sé.

  8. Teaius:

    ¿Se han llegado a crear en el LHC los microagujeros negros esos que decían algunos que nos iban a aniquilar?

    Aniquilarnos ya se que no nos han aniquilado porque lo dice aquí: http://hasthelargehadroncolliderdestroyedtheworldyet.com/

    Fuera de bromas, no se si realmente en las colisiones están apareciendo esos dichosos microagujeros o no. Caso de que aparezcan, me pregunto, ¿podrían dar una pista de si son negros, grises, peludos o que son, aunque sean tan pequeños y se evaporen tan rápido?

  9. Dr. Thriller:

    Tomás, eso que comentas, ¿no es el principio holográfico (versio tua)?

    Teaius, hasta donde sé el tema se lo tomaron en serio. No hubiera habido ningún problema en que se crease un microAN porque saldría disparado, y además no sería estable y se evaporaría. O eso dijeron. Había una posibilidad de que fuese lo suficientemente estable como para que empezase a tragarse masa, si su velocidad fuese tan baja que atravesase la Tierra. Sin embargo, colisiones de mucha más energía que las que se producen en el LHC se producen habitualmente en la alta atmósfera, y no digamos en entornos de cosas como, estrellas de neutrones o animalias parecidas. Si tales AN fuesen tan probables (si se formasen siquiera), digo yo que algún tipo de pirotecnia celestial deberíamos haber visto ya.

  10. Tomás:

    Dr. Thriller: No lo creo. Al menos no lo pensé como tal. Lo que ya ignoro es si de esa imagen que describo pueden deducirse otras cosas como lo que mencionas.
    A propósito de esto y aunque mi intención era muy otra, pues lo que pretendía era escribir una novela en cuyo final triunfaba el hombre como creador de todos los dioses, sucedió que, cuando yo tenía entre catorce y quince años, época en la que casi me expulsan del cole de los dominicos de Zaragoza por mis conversaciones sobre la Biblia -yo estaba “acongojado” por la previsible reacción de mis padres-, resulta digo, que imaginé una situación que por serendipia -chiripa en castizo- comenzaba de esta manera que recuerdo perfectamente: “Por la Simple Dimensión, aquella en la que pretérito y futuro es presente, y todo espacio un solo punto donde el Universo está comprendido se extiende la llamada del creador llamando en concilio general a las divinidades. (Al punto sin dimensiones yo le llamé Simple Dimensión). Luego cada dios exponía su proyecto del mundo terrenal y el del “más allá”. Luego venían las controversias y las contradicciones y por último aparecía el hombre diciéndoles que todos ellos eran producto de su mente y que si dejaba de pensar -por la muerte, por ejemplo- ellos dejaban de existir. Este fue el proyecto que todavía tengo por ahí ocupando un par de folios.
    Creo que Lamaître imaginó algo algo así, pero yo no tenía noticia alguna de ello en aquella lejana época, sobre 1955 o así.
    Pues eso; cosas que pasan.

  11. petrus:

    Hola Tomás. Por aquella época, yo también rumiaba mi cosmogonía particular y hasta tenía esbozado el primer capítulo: Capítulo uno: la nada primordial. Y sumergido en la nada primordial, el universo, bien doblado y embutido en su cajita plankiana de dimensiones infinitesimales, esperando la orden de salida… pero mi profe, filósofo él, pero de otra orden, me recordaba que la nada primordial , si era tal nada , no podía tener algo sumergido ni flotando, ni cerca ni lejos ( no espacio), ni antes ni después ( no tiempo), ni descomunal ni mínimo, real o potencial… Y me rechazaba,razonablemente creo, el proyecto una y otra vez. Poco a poco superé aquella imposible nada primordial , pero tu mensaje me recuerda ideas, tiempos y preocupaciones similares . Voy a empezar el capítulo dos: Si la nada primordial no es posible ontológicamente, ¿ qué había ?. Mi amigo dice que lo que había era la madre del cordero…

  12. Dr. Thriller:

    Bueno, la idea es de Stanisław Lem (polaco él), es un tipo que descubrí en mi última adolescencia en unas extrañísimas traducciones de un tal Jadwiga Maurizio en una editorial largo tiempo defuncionada, libros que comencé por encontrar en bibliotecas y después en ferias de libro usado y de ocasión. Recuerdo en cierta ocasión ir leyendo en el tren camino de la Uni su libro “vacío perfecto” y me dio lo que puede catalogarse, médicamente, como un ataque de risa, no llegué al desorinamiento, pero poco faltó, al punto que todo el vagón ardía deseos de saber qué cojones estaba leyendo. El susodicho libro es una delirancia, se trata de reseñas (críticas) de libros inexistentes (de ahí el título: vacío perfecto), uno de los libros es ya de por sí una aberración sobre una versión surrealista de Robinson Crusoe, donde el Robinson para evitar la locura se inventa compañeros imaginarios, comienza por Viernes que rápidamente escala a una especie de mayordomo británico, pero claro, eso poco o nada tiene que hacer con la secuencia de barraganas que viene detrás, al punto de que el pobre Viernes desarrolla celos porque su señor no le lava sus gallumbos como sí hace con las braguitas de las barraganas. Entiéndase que aparte de romper la cuarta pared continuamente, hablamos de un narrador que habla de un narrador que habla de un narrador que habla de un narrador que habla de un narrador, todo muy meta-meta-meta-me voy por el fregadero.

    Pero esta no es la idea. La idea la da más adelante, en otro libro inexistente, sobre que el Cosmos es en realidad una batalla de inteligencias, y las leyes de éste se van deciendo sobre la marcha (en algún momento desarrollan el tiempo), es un interesante reciclado del n-ésimo mito cosmológico, en Occidente ha calado la visión muy influenciada por el Cristianismo de una creación como acto único de algo o alguien, pero en general no todas las cosmologías son asín de pacíficas, y muchas suelen ser tremendas-de-guerras entre espíritus a veces todos del Bien, que no se ponen de acuerdo.

  13. Tomás:

    Ya veo, Dr. Viernes que te estás cachondeando de “petrus” y de mi pobre presona. Por eso te llamo Viernes. ¿Viernes o te quedas… en nada?. (En mi tierra hay una canción en la que un arriero dice a su burro mientras van por Zaragoza: “No te subas a la acera, que te vas a esbarizar; paice que llevas taconicos. Ni que fuas presona”).
    Ala, a reírnos un poco.

  14. petrus:

    Pues sí, Dr, Thriller, tratándose de guerras entre espíritus, el bien y el mal, hay mucha tradición literaria cristiana en Occidente, y para detectarla, se puede empezar con Tolkien . Por ejemplo, en su Silmarillion, una especie de versión poético literaria de la creación bíblica, luego reforzada, indirectamente, con hobbits, enanos, elfos, hombres, trolls y demás especímenes en El Hobbit y El Señor de los Anillos… Y es que el universo es, en ciertos aspectos, un menú de dos platos: o una tragedia permanente, titulada “O comer o ser comido” o una belleza grandiosa e inalcanzable. A elegir.
    Y a propósito de bellezas, Feliz Navidad a todos.

  15. Tomás:

    Pues creo, “petrus”, acabada ya la Navidad, que además de trolls, hay orcos y trasgos como bestias en gran número. No sé si habrán cantado villancicos porque no quedan propios como pastorcillos inocentes.

  16. Guillermo:

    Yo soy un ignorante en la materia. Pero y si los agujeros negros fuesen parásitos que absorviesen toda la ‘información’ de los objetos que destruyen?

  17. Tomás:

    Guillermo:
    No comprendo lo que pretendes decir con “parásitos”.
    Saludos.

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