Wednesday, January 10, 2018

Transición geométrica en gravedad cuántica de lazos: de negro a blanco.

Tuesday, Oct 24th

Marios Christodoulou, Aix Marseille U/SUSTec Shenzen
Title: Geometry transition in covariant LQG: black to white 
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Audio+Slides [.mp4 11MB]


Por Jorge Pullin, LSU

Los agujeros negros son regiones del espacio-tiempo donde la gravedad es tan intensa que nada, ni siquiera la luz, puede escapar, por lo que son negros. Se cree que se forman cuando las estrellas agotan su combustible nuclear y comienzan a contraerse debido a la atracción gravitatoria. Eventualmente se vuelven tan densas que forman un agujero negro. De acuerdo a la relatividad general clásica, la materia de la estrella continúa contrayéndose dentro del agujero negro hasta que la densidad diverge. Esto es lo que se llama “la singularidad”. Obviamente nada diverge en la naturaleza así que se cree que las singularidades son una indicación de que uno ha empujado a la relatividad general más allá de su dominio de validez. Uno espera que a densidades muy altas efectos cuánticos aparecen y es necesaria una teoría de la gravedad cuántica. Ha habido algo de progreso en gravedad cuántica de lazos con simetría esférica que indican que la singularidad es reemplazada por una región muy cuántica que eventualmente lleva a otra región clásica del espacio-tiempo más allá de la misma.

Al mismo tiempo Hawking in los años 70 mostró que si uno pone campos cuánticos a vivir sobre el fondo clásico dado por un agujero negro, se emite radiación como si el agujero negro se comportara como un cuerpo negro con una temperatura inversamente proporcional a la masa del agujero negro. No hay contradicción en que el agujero negro radíe porque la radiación es producida por el campo cuántico afuera del agujero negro. Si el agujero negro radía, entonces debe perder energía.  El cálculo de Hawking no permite estudiar esto porque supone que el campo cuántico vive en un fondo fijo dado por el agujero negro. Se espera que cálculos más precisos que incluyen la retro-reacción del agujero negro debida a la radiación harían encoger al agujero negro a medida que radía. Como la temperatura sube a medida que el agujero pierde masa (es inversamente proporcional a la masa) el agujero negro se calienta y radía aún más. Eventualmente, debería evaporarse por completo. No hay disponible un análisis detallado de tal evaporación al momento actual. Dicha evaporación abre muchos interrogantes, en particular qué pasa con la singularidad dentro del agujero negro (o la región muy cuántica que aparentemente la reemplaza). Que pasa con toda la información de la materia que formó el agujero negro? Se pierde?


El trabajo descripto en este seminario argumenta que la región muy cuántica adentro del agujero negro transiciona hacia el futuro hacia un “agujero blanco” (el reverso temporal de un agujero negro). Una gran explosión en la cual toda la información que entro al agujero negro sale. Este escenario es conocido como “fireworks” (fuegos artificiales). Una pregunta importante es: ocurre la explosión lo suficientemente rápido como para hacer la perdida de información a través de la radiación de Hawking irrelevante? En este seminario se usaron redes de espín (spin foams) para analizar esta pregunta. El cálculo que hay que hacer es la probabilidad de transición de un agujero negro a un agujero blanco. Hay muchas suposiciones que tienen que hacerse para hacer tal calculo, así que los resultados por el momento son tentativos. A pesar de ello, la conclusión principal parece ser que la explosión toma tanto tiempo como el proceso de evaporación de Hawking que deberían reemplazar. Esto puede descartar a los “Fireworks” como candidatos para explicar las fast radio bursts (explosiones rápidas de radio) que han sido observadas por astrónomos, pero puede que los mantenga como explicación válida para otras predicciones astronómicas que los involucran.

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