Ahora, dos matemáticos han demostrado que Hawking y sus colegas estaban equivocados. El nuevo trabajo, que se publica en un par de Artículos recientes por Christopher Kehle del Instituto Tecnológico de Massachusetts y Ryan Unger de la Universidad de Stanford y la Universidad de California, Berkeley, demuestra que no hay nada en nuestras leyes conocidas de la física que impida la formación de un agujero negro extremo.
Su prueba matemática es “hermosa, técnicamente innovadora y físicamente sorprendente”, dijo Mihalis Dafermosmatemático de la Universidad de Princeton (y asesor de doctorado de Kehle y Unger). Esto sugiere un universo potencialmente más rico y variado en el que “astrofísicamente podría haber agujeros negros extremos”, agregó.
Eso no significa que lo sean. “El hecho de que exista una solución matemática que tenga buenas propiedades no significa necesariamente que la naturaleza la utilice”, dijo Khanna. “Pero si de alguna manera encontramos una, eso realmente [make] “Pensemos en lo que nos estamos perdiendo”, señaló, y añadió que un descubrimiento de este tipo tiene el potencial de plantear “cuestiones bastante radicales”.
La ley de la imposibilidad
Antes de la prueba de Kehle y Unger, había buenas razones para creer que los agujeros negros extremos no podían existir.
En 1973, Bardeen, Carter y Hawking introdujeron cuatro leyes sobre el comportamiento de los agujeros negros, que se parecían a las cuatro leyes de la termodinámica, establecidas desde hacía mucho tiempo: un conjunto de principios sacrosantos que establecen, por ejemplo, que el universo se vuelve más desordenado con el tiempo y que la energía no se puede crear ni destruir.
En su artículo, los físicos demostraron las tres primeras leyes de la termodinámica de los agujeros negros: la cero, la primera y la segunda. Por extensión, asumieron que la tercera ley (al igual que su contraparte en la termodinámica estándar) también sería cierta, aunque todavía no pudieron demostrarla.
Esa ley establecía que la gravedad superficial de un agujero negro no puede disminuir hasta cero en un tiempo finito; en otras palabras, que no hay forma de crear un agujero negro extremo. Para respaldar su afirmación, el trío argumentó que cualquier proceso que permitiera que la carga o el giro de un agujero negro alcanzaran el límite extremo también podría potencialmente provocar la desaparición total de su horizonte de sucesos. Se cree ampliamente que los agujeros negros sin horizonte de sucesos, llamados singularidades desnudas, no pueden existir. Además, como se sabe que la temperatura de un agujero negro es proporcional a su gravedad superficial, un agujero negro sin gravedad superficial tampoco tendría temperatura. Un agujero negro así no emitiría radiación térmica, algo que Hawking propuso más tarde que debían hacer los agujeros negros.
En 1986, un físico llamado Werner Israel pareció dejar la cuestión resuelta cuando… publicó una prueba de la tercera ley. Digamos que quieres crear un agujero negro extremo a partir de uno normal. Puedes intentar hacerlo haciéndolo girar más rápido o añadiendo más partículas cargadas. La prueba de Israel parecía demostrar que al hacerlo no se podía obligar a que la gravedad superficial de un agujero negro cayera a cero en un tiempo finito.
Como Kehle y Unger finalmente descubrirían, el argumento de Israel ocultaba un fallo.
La muerte de la tercera ley
Kehle y Unger no se propusieron encontrar agujeros negros extremos. Se toparon con ellos por pura casualidad.
Estaban estudiando la formación de agujeros negros cargados eléctricamente. “Nos dimos cuenta de que podíamos hacerlo” –crear un agujero negro– “para todas las relaciones carga-masa”, dijo Kehle. Eso incluía el caso en que la carga es lo más alta posible, un sello distintivo de un agujero negro extremo.
Dafermos reconoció que sus antiguos estudiantes habían descubierto un contraejemplo de la tercera ley de Bardeen, Carter y Hawking: habían demostrado que efectivamente podían transformar un agujero negro típico en uno extremal en un período finito de tiempo.
Kehle y Unger comenzaron con un agujero negro que no rota y no tiene carga, y modelaron lo que podría suceder si se lo colocara en un entorno simplificado llamado campo escalar, que supone un fondo de partículas cargadas uniformemente. Luego, golpearon el agujero negro con pulsos del campo para agregarle carga.
