Alguna vez te preguntaste ¿Qué hay dentro de un agujero negro? Estos objetos cósmicos que se crean cuando una enorme cantidad de materia se comprime en un espacio diminuto, creando un campo gravitacional tan fuerte que nada, ni siquiera la luz, puede escapar. Pero, ahora es posible saberlo, pues un equipo de científicos de la Universidad de Michigan, ha utilizado la computación cuántica y la inteligencia artificial para descifrar la descripción matemática del estado cuántico del modelo matricial, arrojando luz sobre lo que puede haber dentro de un agujero negro.
Dos teorías para los agujeros negros, así es como funcionan estos misteriosos fenómenos
El estudio se basó en el principio holográfico, que postula que las dos teorías fundamentales de las partículas y la gravedad son equivalentes entre sí. Sin embargo, el desafío radica en que estas ideas se construyen en dimensiones diferentes.
Existen dos teorías que ofrecen explicaciones para diferentes dimensiones, pero que solo distinguen una cosa de la otra: la gravedad existe en tres dimensiones dentro de la geometría de un agujero negro, mientras que la física de partículas reside en su superficie en dos dimensiones, de manera similar a un disco plano.
La enorme masa de un agujero negro distorsiona el espacio-tiempo, creando su gravedad, que opera en tres dimensiones. Esta gravedad se vincula matemáticamente con las partículas que giran sobre el agujero negro en dos dimensiones. Por lo tanto, aunque un agujero negro ocupa un espacio tridimensional, a los observadores les parece una proyección de partículas.
Según algunos científicos, nuestro universo entero podría ser una representación holográfica de partículas, lo que podría proporcionar una explicación cuántica consistente de la gravedad.
La dualidad holográfica, el secreto mejor guardado del espacio
El uso de modelos de matriz cuántica representa la teoría de partículas. Según la dualidad holográfica, los eventos matemáticos que ocurren en un sistema que representa la teoría de partículas también pueden afectar a un sistema que representa la gravedad. Por lo tanto, al resolver un modelo de matriz cuántica, se podría obtener información sobre los fenómenos relacionados con la gravedad.
Los científicos han utilizado dos modelos matriciales, que son relativamente sencillos de resolver a través de medios convencionales, pero poseen todos los atributos de los modelos matriciales más complejos empleados para describir los agujeros negros utilizando la dualidad holográfica.
Este estudio supone un paso hacia la realización de una teoría cuántica de la gravedad. Los hallazgos constituyen un hito crucial para futuras investigaciones sobre algoritmos de aprendizaje automático y cuántico.
¿De qué está compuesto un agujero negro?
Un agujero negro consta de varios componentes clave, cada uno de los cuales contribuye a su naturaleza compleja de estos fenómenos del espacio.
Cada uno de ellos, tiene en su núcleo una singularidad donde la gravedad es tan fuerte que el espacio-tiempo se curva infinitamente, desafiando nuestras leyes físicas. Alrededor de esta singularidad se encuentra el horizonte de sucesos, un punto sin retorno que, al ser cruzada por cualquier objeto, incluso la luz, lo absorbe sin poder escapar.
A su vez, están rodeados por la esfera de fotones, donde la luz orbita en torno al agujero, y el disco de acreción, un anillo de gas y polvo que gira y se calienta mientras cae en el horizonte de sucesos, emitiendo radiación que hace que sea detectable el agujero.
Algunos agujeros negros, en particular los que se encuentran en galaxias activas, pueden expulsar potentes chorros de partículas cargadas a lo largo de su eje de rotación. Cada una de estas partes juega un papel en el comportamiento de los agujeros negros y sus interacciones con la materia circundante y el espacio-tiempo.