Marios Christodoulou, Aix Marseille U/SUSTec Shenzen
Title: Geometry transition in covariant LQG: black to white
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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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