Tres números bastan para describir caracterizar externamente y con magnitudes clásicas observables a un agujero negro. Da igual cómo haya sido el colapso que lo generó o la forma que tuviera, acabará siendo una perfecta e inmaculada esfera. Esto se conoce como que "los agujeros negros no tienen pelo" pretendiendo hacer un símil con el peinado como algo característico que nos diferencia de los demás. Los agujeros negros clásicos no tienen pelo y son indistinguibles. La expresión está hecha a propósito para tener doble sentido, obviamente. Pero quedándonos en lo meramente físico, ¿qué significa?
Los agujeros negros están rodeados por un horizonte de sucesos. Si bien no tienen por qué ser singularidades, existe la llamada "regla del censor cósmico" que impide que un agujero negro quede expuesto, sin horizonte de sucesos, no existen "singularidades desnudas" aunque se podría dar si el agujero negro tuviese mucha carga eléctrica o velocidad de rotación. No obstante, se descarta esta posibilidad por la citada regla. Porque encontrarse divisiones por cero sueltas por ahí no es, a decir verdad, del agrado de los modelos cosmológicos.
Volvamos al caso del teorema citado inicialmente. ¿Qué magnitudes describen a un agujero negro? Inicialmente un agujero negro para serlo tiene que tener una masa muy grande de forma que el colapso de la estrella alcance una densidad tal que se forme el horizonte de sucesos. Ahora ¿qué otros parámetros físicos puede tener un agujero negro? Pues por ejemplo, si el agujero negro rota, tiene un momento angular asociado. Del mismo modo puede tener una carga eléctrica. ¿Qué parámetros se pueden observar y cuales no?
Supongamos que tenemos dos agujeros negros con igual masa, carga eléctrica y en rotación, todo igual salvo que uno está hecho de materia ordinaria y el otro de antimateria. ¿Qué ve un observador fuera del horizonte de sucesos? Lo cierto es que ninguna de las propiedades físicas asociadas a las partículas (carga leptónica, bariónica, etc) se conserva en el agujero negro. Y por tanto, esos dos casos son completamente indistinguibles.
Es decir, lo único que podemos ver de un agujero negro son su masa, su carga eléctrica y su momento angular. Tres magnitudes cada una asociada a una ley de conservación fundamental en nuestro universo.
Esto nos lleva a un caso curioso que es una de los objetos más perfectos -matemáticamente hablando- que existen en la naturaleza: los agujeros negros de Kerr. Existen 4 soluciones exactas para las ecuaciones de campo de Einstein, formuladas en el contexto de la Relatividad General y dos de ellas se corresponden con agujeros negros con rotación (pero sin carga eléctrica), que son los agujeros negros de Kerr. Se pueden contar con los dedos de una mano los problemas físicos que cuentan con solución exacta. El agujero negro de Kerr es un bello ejemplo de esto. Y deben ser los más comunes en nuestro universo.
Lo malo es que cuando se consideran dimensiones espaciotemporales mayores que 4 todo esto no sirve para nada ya que deja de ser verdad el teorema de los agujeros negros sin pelo. En definitiva, en cuanto nos salimos de la Relatividad General.Y es que estábamos hablando de agujeros negros clásicos. En la Relatividad General el espaciotiempo es divisible infinitas veces, es decir, es continuo y no existe un límite de mínima área o mínimo volumen a considerar. Esto choca con los preceptos de la mecánica cuántica ya que el menor volumen posible viene delimitado por la longitud de Planck.
Uno de esas predicciones es la entropía de un agujero negro, que cuando se hacen consideraciones cuánticas debe ser A/4 siendo A el área del horizonte de sucesos en unidades de Planck. Es decir, es finita. Si la entropía es finita, el agujero negro tiene una temperatura mayor estrictamente que cero. Esto quiere decir que de la misma manera que un agujero negro absorbe radiación, debe ser capaz de emitirla con el espectro característico de todo cuerpo a una determinada temperatura: el espectro de emisión del cuerpo negro. En cierto sentido, un agujero negro cuántico se parecerá mucho a uno predicho por la Relatividad General salvo por el hecho de que la entropía es finita.







Hola MiGUi, soy nuevo por tu blog, he llegado hace unos dÃas vÃa meneame y ya me he suscrito a tu feed, escribes unos artÃculos muy interesantes, enhorabuena
Solo querÃa añadir un enlace, que quizás a los profanos como yo, les pueda ayudar a entender el tema. También trata sobre la entropÃa de los agujeros negros y sobre como se disipan (al final habla incluso de agujeros blancos!). Aquà dejo el link: http://www.historiasdelaciencia.com/?p=335 Saludos
Enhorabuena MiGUi por tu blog. Una preguntilla que no me cuadra desde hace tiempo, ¿Si un electrón y un positrón colisionan no producen partÃculas Z?, aunque más general, ¿si dos partÃculas se destruyen, la masa no se deberÃa transformar en energÃa por e=mc2?, ¿a que huelen las nubes?. Ea, a seguir bien, apañao.
[quote=Reyudo]Enhorabuena MiGUi por tu blog. Una preguntilla que no me cuadra desde hace tiempo, ¿Si un electrón y un positrón colisionan no producen partÃculas Z?, aunque más general, ¿si dos partÃculas se destruyen, la masa no se deberÃa transformar en energÃa por e=mc2?, ¿a que huelen las nubes?. Ea, a seguir bien, apañao.[/quote] En todas o casi todas las interacciones existen varios canales posibles, es decir, maneras que tienen de interaccionar creando unos residuos u otros. En el caso de la interacción particula-antipartÃcula la desintegración en fotones es o suele ser el canal preferido. En el caso de que la energÃa sea pequeña, la vÃa preferida es la de los fotones. Si la energÃa del electrón y del positrón es muy grande, por ejemplo, a velocidades relativistas creados en un acelerador, entonces de su colisión pueden sin ningún problema aparecer partÃculas W y Z porque la interacción siempre es débil. La clave es por tanto la energÃa. Y como en el caso de la radiación de Hawking la energÃa es pequeña, se producirán fotones.