Estudio salvaje muestra que todo en el universo eventualmente se evaporará – ScienceAlert

Según una famosa teoría de Stephen Hawking, los agujeros negros se evaporan con el tiempo, perdiendo masa gradualmente en forma de un extraño tipo de radiación a medida que el horizonte de sucesos causa estragos en los campos cuánticos circundantes.

Pero resulta que, después de todo, el dramático precipicio de un horizonte de sucesos puede no ser tan crítico para este proceso. Una pendiente lo suficientemente pronunciada en la curvatura del espacio-tiempo podría hacer lo mismo, según una nueva investigación de los astrofísicos Michael Wondrak, Walter van Suijlekom y Heino Falcke de la Universidad de Radboud en los Países Bajos.

Esto significa que la radiación de Hawking, o algo muy similar a ella, puede no estar limitada a los agujeros negros. Podría estar en cualquier lugar, lo que significa que el Universo se está evaporando lentamente ante nuestros ojos.

«Lo demostramos» Wondrak dice«Además de la conocida radiación de Hawking, también existe una nueva forma de radiación».

La radiación de Hawking es algo que nunca hemos podido observar, pero la teoría y los experimentos sugieren que es plausible.

Aquí hay una explicación muy simplificada de cómo funciona esto. Si sabe algo acerca de los agujeros negros, lo más probable es que sean aspiradores cósmicos, que absorben gravitacionalmente todo lo que se encuentra a su alrededor, con una finalidad implacable, ¿verdad?

Bueno, eso es todo, pero los agujeros negros no tienen más gravedad que cualquier otro cuerpo de masa equivalente. Lo que sí tienen es densidad: mucha masa empaquetada en un espacio muy, muy pequeño. Dentro de cierta proximidad de ese objeto denso, la atracción gravitacional se vuelve tan fuerte que la velocidad de escape, la velocidad necesaria para escapar, es imposible. Ni siquiera la velocidad de la luz en el vacío, lo más rápido del universo, es suficiente. Esta cercanía se conoce como el horizonte de sucesos.

Hawking probó matemáticamente que los horizontes de eventos pueden interferir con la compleja mezcla de fluctuaciones balanceándose en el caos de los campos cuánticos. Las ondas que normalmente se cancelarían ya no lo hacen, lo que lleva a un desequilibrio en las probabilidades que produce nuevas partículas.

La energía dentro de estas partículas generadas espontáneamente está directamente conectada con el agujero negro. Los pequeños agujeros negros verían la formación de partículas de alta energía cerca del horizonte de sucesos, que se llevarían rápidamente grandes cantidades de energía del agujero negro y harían que el objeto denso se desvaneciera rápidamente.

Los agujeros negros grandes brillarían con luz fría en formas que serían difíciles de detectar, lo que haría que el agujero negro perdiera gradualmente su energía como masa durante un tiempo mucho más largo.

A un fenómeno muy similar ocurre hipotéticamente en los campos eléctricos. Conocido como el efecto Schwinger, las fluctuaciones suficientemente fuertes en un campo cuántico eléctrico pueden alterar el equilibrio de las partículas virtuales de electrones y positrones, lo que hace que existan. Sin embargo, a diferencia de la radiación de Hawking, el efecto Schwinger no necesita un horizonte, solo un campo increíblemente poderoso.

Preguntándose si había una manera de hacer que las partículas aparecieran en el espacio-tiempo curvo que fuera análoga al efecto Schwinger, Wondrak y sus colegas reprodujeron matemáticamente el mismo efecto bajo una variedad de condiciones gravitatorias.

«Mostramos que mucho más allá de un agujero negro, la curvatura del espacio-tiempo juega un papel importante en la creación de radiación». explica van Suijlekom. «Las partículas ya están separadas allí por las fuerzas de marea del campo gravitatorio».

Cualquier cosa adecuadamente masiva o densa puede producir una curvatura significativa del espacio-tiempo. Básicamente, el campo gravitatorio de estos objetos hace que el espacio-tiempo que los rodea se deforme. Los agujeros negros son el ejemplo más extremo, pero el espacio-tiempo también se curva alrededor de otras estrellas muertas densas como las estrellas de neutrones y las enanas blancas, así como objetos extremadamente masivos como los cúmulos de galaxias.

En estos escenarios, los investigadores encontraron que la gravedad aún puede influir en las fluctuaciones en los campos cuánticos lo suficiente como para dar lugar a nuevas partículas muy similares a la radiación de Hawking, sin requerir el catalizador de un horizonte de eventos.

«Esto significa que los objetos sin un horizonte de eventos, como los restos de estrellas muertas y otros objetos grandes en el Universo, también tienen este tipo de radiación». dice Falke.

«Y, después de mucho tiempo, eso conduciría a la evaporación de todo en el Universo, como los agujeros negros. Esto cambia no solo nuestra comprensión de la radiación de Hawking, sino también nuestra visión del Universo y su futuro».

Sin embargo, no tiene nada de qué preocuparse en el futuro cercano. Haría falta un agujero negro de la masa del Sol (con un diámetro de horizonte de sucesos de solo 6km o 3.7 millas, por cierto) 10⁶⁴ años evaporar.

Tenemos tiempo para matar antes de que todos desaparezcamos en una gélida nube de luz.

La investigación fue publicada en Cartas de revisión físicay está disponible en arXiv.