Las simulaciones numéricas han llevado a los físicos a la región de los agujeros negros donde se debe violar la previsibilidad de las leyes físicas. En tal región, los estados subsiguientes del sistema pueden no ser una consecuencia de los actuales, lo cual es imposible en la mecánica newtoniana y la electrodinámica clásica. Un artículo con los resultados se publicó en la revista Physical Review Letters.
Por lo general, las teorías físicas hablan sobre el determinismo del mundo, la previsibilidad del futuro: si se conocen las condiciones iniciales, entonces, conociendo las leyes físicas, se puede calcular el estado en cualquier momento del futuro. Tal teoría, por ejemplo, es la mecánica newtoniana. Lo mismo ocurre con la electrodinámica clásica: conociendo exactamente la distribución de los campos eléctricos y magnéticos en el espacio, puede determinar su estado en cualquier otro momento utilizando las ecuaciones de Maxwell. Incluso en la mecánica cuántica, la ecuación de Schrödinger no permite la aleatoriedad: si conocemos exactamente la función de onda en el momento inicial, entonces habla sin ambigüedades de su evolución temporal en cualquier intervalo de tiempo.
En el nuevo trabajo, un grupo de teóricos dirigido por Vitor Cardoso de la Universidad de Lisboa examina el colapso de una estrella cargada en un agujero negro y modela este fenómeno dentro del marco de la relatividad general. Como resultado, resulta que en este proceso puede surgir una región, cuya física no puede predecirse conociendo el estado inicial de la estrella.
Según uno de los teoremas dentro del marco de la relatividad general, existe una región máxima de espacio-tiempo que está determinada únicamente por estas condiciones iniciales. Si esta área no es todo el espacio existente, entonces, por definición, resulta que hay áreas cuyo estado no está determinado por las condiciones iniciales tomadas. El científico inglés Roger Penrose formuló una hipótesis que se denominó principio de censura cósmica fuerte. Sostiene que esto no puede suceder, es decir, el área definible inequívoca no es parte de un espacio mayor.
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La formación de un agujero negro cargado, descrita por la métrica Reissner-Nordstrom, viola este principio a primera vista, ya que en este caso el horizonte de Cauchy se forma dentro del agujero negro, al que el espacio-tiempo permanece liso, y más allá de él puede extenderse de infinitas formas. Pero por otro lado, esta superficie es inestable y cualquier alteración la destruye, conduce a la formación de una singularidad y justicia del principio de censura cósmica.
El nuevo trabajo investiga el colapso de una estrella en un agujero negro con una carga casi limitante teniendo en cuenta la constante cosmológica (término Λ en las ecuaciones de Einstein). El término Λ es muy pequeño y generalmente se toma en cuenta solo en estudios cosmológicos, pero se ha demostrado que un valor positivo de Λ conduce a un horizonte de Cauchy más estable. Como resultado, incluso teniendo en cuenta las perturbaciones, la discrepancia entre los parámetros espacio-temporales en el horizonte de Cauchy no es grande, lo que permite resolver las ecuaciones de Einstein incluso en el horizonte mismo. Esto viola el principio de una fuerte censura cósmica.
La discontinuidad de curvatura en el horizonte de Cauchy obtenida en la situación de una carga límite y un término Λ positivo es similar a una onda de choque en un líquido. Resulta que un cuerpo suficientemente fuerte podría atravesarlo. Uno puede imaginar a un observador saltando a un agujero negro y cruzando el horizonte de Cauchy. En este caso, su futuro resulta incierto.
Aún se requiere la prueba de la validez del análisis realizado, ya que los autores consideraron solo la teoría de la perturbación lineal. También vale la pena señalar que no se pueden formar agujeros negros astrofísicos con cargas limitantes, ya que no existen estrellas tan altamente cargadas. Sin embargo, el horizonte de Cauchy también ocurre en el caso de los agujeros negros rotativos, aunque tienen menos simetrías. Además, el trabajo no tuvo en cuenta los efectos cuánticos hipotéticos, que pueden ser fuertes en tales áreas.
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