Cuando una estrella se convierte en un agujero negro, se pierde casi toda la información, pues conservan pocas propiedades físicas que podamos medir. Esto significa que los agujeros negros apenas y nos arrojan datos observables. Lo anterior es conocido como el Teorema del no pelo, un término poco convencional acuñado por el físico John Wheeler. Pero, ¿qué significa perder información y qué tienen que ver los pelos aquí?
Empecemos hablando de cómo se forma un agujero negro. Sobre una estrella actúan dos fuerzas: la gravedad, que ejerce una presión hacia adentro, y la presión térmica, que proviene desde dentro de la estrella y se debe a la radiación generada durante la fusión nuclear, donde fusionan átomos de hidrógeno. Es a partir de este proceso que generan su energía. Esta segunda fuerza contrarresta a la gravedad a lo largo de la vida de la estrella. Después de unos años, su combustible se agota; dependiendo de la masa de la estrella, esto puede tardar millones e incluso miles de millones de años. A patir de aquí hay dos caminos: las estrellas más masivas pueden continuar fusionando elementos más pesados, las estrellas de menor masa queman sus capas externas.
Una vez que agotaron todas las posibilidades y no les quedan más elementos que quemar, las estrellas ceden ante la fuerza de la gravedad y colapsan sobre sí mismas. Las estrellas más masivas terminan por convertise en supernovas y, eventualmente, en estrellas de neutrones o en agujeros negros. Enfoquémonos en el segundo caso. Tal como suena, este es un proceso cósmico muy violento en el que se pierde gran parte de la informació sobre la estrella inicial. Además, como es bien sabido, cualquier objeto externo que entra dentro del horizonte de eventos de un agujero negro ya no puede escapar. Esta también es información perdida, puesto que ya no podemos saber nada más sobre estos objetos una vez que pasan de la línea de no retorno.
De esta manera se pierde la mayoría de las propiedades que antes podíamos medir sobre la estrella y, además, lo que está dentro del agujero es inaccesible para nosotros como observadores externos. En este sentido, un agujero negro cuenta únicamente con tres parámetros observables: su masa, su carga y su momento angular; este último tiene que ver con el estado de rotación del agujero. De manera formal, esto se obtiene a partir de las ecuaciones de Einstein-Maxwell. Sin embargo, el estado final del agujero negro es independiente de cualquier propiedad física, su forma inicial, la materia que lo alimenta o el cuerpo a partir del cual se formó.
Lo anterior abre la puerta a la Paradoja de la pérdida de información, que sugiere que la información física puede desaparecer permanentemente en un agujero negro. Esto implicaría que diferentes estados físicos pueden convertirse en el mismo estado, lo que viola leyes muy importantes, como el hecho de que la información de un sistema en un tiempo dado debería poder determinar su estado en cualquier otro momento.
Todo esto nos lleva a que los agujeros negros pierden información. Cuando John Wheeler habló de ello, usó el pelo como analogía para la información, por lo que es su culpa que los agujeros negros sean calvos. Sin embargo, sí podemos decir que tienen algo de cabello. Esto se debe a que todo lo anterior aplica para agujeros negros aislados. Pero en la vida real, esto no se cumple del todo, ya que pueden estar rodeados de un disco de acreción, es decir, material que gira a su alrededor antes de caer en él. Esta masa puede ser considerada como su pelo, sin alterar el teorema. De esta forma, podemos seguir considerando únicamente tres parámetros observables para un agujero, pero no tenemos manera de obtener datos sobe su estado inicial.
Referencias:
Ashtekar, A. (2016, febrero 17). El Teorema de la Calvicie (los agujeros negros no tienen pelos). Pablo Della Paolera. https://paolera.wordpress.com/2016/02/17/el-teorema-de-la-calvicie-los-agujeros-negros-no-tienen-pelos/
Ciclo de las estrellas. (2023, septiembre 9). Instituto Milenio de Astrofísica MAS. https://astrofisicamas.cl/en/ciclo-de-vida-de-las-estrellas/
de Castro, J. M. B. (2024, enero 19). La paradoja de la pérdida de información de los agujeros negros. Muy Interesante. https://www.muyinteresante.com/ciencia/63258.html
de Celis, E. R. (s/f). El teorema de la calvicie. Uba.ar. Recuperado el 27 de febrero de 2025, de https://materias.df.uba.ar/ft1a2020c2/el-teorema-de-la-calvicie/
Transparency temperature in big bang. (s/f). Gsu.edu. Recuperado el 27 de febrero de 2025, de https://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/Astro/transp.html
Comments