En 1974, Stephen Hawking hizo una de sus predicciones más famosas, que los agujeros negros eventualmente se evaporan por completo.
Según la teoría de Hawking, los agujeros negros no son perfectamente "negros" sino que en realidad emiten partículas. Esta radiación, creía Hawking, podría eventualmente extraer suficiente energía y masa de los agujeros negros para hacerlos desaparecer. La teoría es ampliamente asumida como cierta, pero una vez se pensó que era casi imposible de probar.
Sin embargo, por primera vez, los físicos han mostrado esta elusiva radiación de Hawking, al menos en un laboratorio. Aunque la radiación de Hawking es demasiado débil para ser detectada en el espacio por nuestros instrumentos actuales, los físicos ahora han visto esta radiación en un análogo de agujero negro creado con ondas de sonido y parte de la materia más fría y extraña del universo.
Los agujeros negros ejercen una fuerza gravitatoria tan increíblemente poderosa que incluso un fotón, que viaja a la velocidad de la luz, no podría escapar. Mientras que el vacío del espacio generalmente se considera vacío, la incertidumbre de la mecánica cuántica dicta que un vacío está lleno de partículas virtuales que fluyen dentro y fuera de la existencia en pares materia-antimateria. ( Las partículas de antimateria tienen la misma masa que sus homólogos de materia, pero la carga eléctrica es opuesta).
Normalmente, después de que aparece un par de partículas virtuales, inmediatamente se aniquilan unas a otras. Sin embargo, junto a un agujero negro, las fuerzas extremas de la gravedad separan las partículas, con una partícula absorbida por el agujero negro mientras la otra se lanza al espacio. La partícula absorbida tiene energía negativa, lo que reduce la energía y la masa del agujero negro. Trague lo suficiente de estas partículas virtuales, y el agujero negro eventualmente se evaporará. La partícula fugitiva se conoce como radiación de Hawking.
Esta radiación es lo suficientemente débil como para que ahora sea imposible que la observemos en el espacio, pero los físicos han ideado formas muy creativas de medirla en un laboratorio.
El físico Jeff Steinhauer y sus colegas en el Instituto de Tecnología de Israel Technion en Haifa utilizaron un gas extremadamente frío llamado condensado de Bose-Einstein para modelar el horizonte de eventos de un agujero negro, el límite invisible más allá del cual nada puede escapar. En una corriente fluida de este gas, colocaron un acantilado, creando una "cascada" de gas, cuando el gas fluyó sobre la cascada, convirtió suficiente energía potencial en energía cinética para fluir más rápido que la velocidad del sonido.
En lugar de partículas de materia y antimateria, los investigadores usaron pares de fonones, u ondas de sonido cuántico, en el flujo de gas. El fonón en el lado lento podría viajar contra el flujo del gas, alejándose de la cascada, mientras que el fonón en el lado rápido no podría, atrapado por el "agujero negro" del gas supersónico.
"Es como si estuvieras tratando de nadar contra una corriente que iba más rápido de lo que podías nadar", dijo Steinhauer a Live Science. "Te sentirías como si estuvieras avanzando, pero realmente ibas a volver atrás. Y eso es análogo a un fotón en un agujero negro que intenta salir del agujero negro pero que la gravedad lo atraviesa".
Hawking predijo que la radiación de las partículas emitidas estaría en un espectro continuo de longitudes de onda y energías. También dijo que se podía describir con una sola temperatura que dependía solo de la masa del agujero negro. El experimento reciente confirmó ambas predicciones en el agujero negro sónico.
