Primera comprobación observacional de la historia del “teorema del área” de Stephen Hawking

[AlbertR]

En 1973 Stephen Hawking publicó la demostración de un teorema matemático, (el “teorema del área de Hawking”) que afirma que, durante la fusión de dos agujeros negros, la superficie del agujero negro resultante será siempre mayor que la suma de las superficies de los agujeros negros que lo formaron. La demostración apareció en Cambridge University Press en un artículo con el título “The large scale structure of space-time”

 

Pues bien, veo en un artículo en Physical Review Letters publicado ayer, la primera confirmación observacional del cumplimiento del teorema, el pre-print de arxiv del artículo es Testing the Black-Hole Area Law with GW150914.

 

Stephen Hawking demostró el teorema que afirmaba que el área del horizonte de sucesos de un agujero negro, al igual que la entropía, no puede disminuir con el tiempo (al menos en escalas de tiempo mucho más cortas que la edad del Universo). Probar esta ley midiendo agujeros negros individuales es actualmente imposible, pero las observaciones de ondas gravitacionales, ahora permiten a los investigadores hacerlo utilizando fusiones de agujeros negros.

 

Maximiliano Isi, del Instituto de Tecnología de Massachusetts, y sus colegas informan de una prueba directa del teorema, obtenida al analizar la primera fusión jamás detectada, GW150914. Dice Isi, primer firmante del artículo "los datos muestran con abrumadora confianza que el área del horizonte aumentó después de la fusión y que el teorema de Hawking se cumple con una probabilidad muy alta"

 

La comparación del equipo de los tamaños de los agujeros negros antes y después de la fusión muestra que el teorema no se viola: cuando se aplica a una fusión, el teorema del área implica que el área combinada de los dos agujeros negros progenitores no puede ser mayor que la del agujero negro remanente posterior a la fusión. El equipo planea estudiar otras señales de ondas gravitacionales para ver si pueden confirmar aún más el teorema de Hawking o refutarlo, lo que sería un signo de nueva Física.

 

Dice el abstract del estudio:

 

Presentamos la confirmación observacional del teorema del área del agujero negro de Hawking basada en datos de GW150914, encontrando concordancia con la predicción con una probabilidad del 97% (95%) cuando modelamos el “ringdown” incluyendo (excluyendo) los armónicos del modo cuadrupolar. Obtenemos este resultado de un nuevo análisis en el dominio del tiempo de los datos anteriores y posteriores a la fusión. También confirmamos que las porciones” inspiral” y “ringdown” de la señal son consistentes con la misma masa remanente y espín, de acuerdo con la Relatividad General.

 

Un artículo a nivel divulgación en la web del MIT es Physicists observationally confirm Hawking’s black hole theorem for the first time. Study offers evidence, based on gravitational waves, to show that the total area of a black hole’s event horizon can never decrease.

 

Saludos.

[Roberto W]

¡Gracias por compartir este tema Albert ya que es importantísimo!

 

Ojalá que de ahora en más las futuras fusiones que se detecten sigan confirmando el Teorema.

 

El problema es que de confirmarse, va a obligar a reformular muchos de los principios de la Física actual porque no cerrarían muchos de los conceptos entrópicos y de conservación de la materia que hasta ahora se están considerando como inamovibles.

 

De confirmarse, no sé si te pasaría a vos ni qué edad tenés, pero para muchísimos de los que fuimos formados en décadas pasadas en nuestras carreras técnicas y nos cuesta muchísimo adaptarnos a los cambios, esa confirmación nos haría tambalear un montón de estructuras básicas con las que fuimos construyendo nuestros conocimientos.

 

Y bueno ... por suerte la humanidad se va renovando y sigue habiendo gente joven que seguramente se va a encargar de dilucidar ésta y otras cuestiones y nos las va a terminar explicando. 

 

Saludos y buenos cielos, Roberto.

 

PD: Qué mente brillante que tenía Stephen Hapking ¿no? A mí no se me hubiera ocurrido nunca plantear algo así.