Un agujero negro con secreto de quarks exprés
En el centro de muchas galaxias se esconden agujeros negros supermasivos. Uno de ellos, Sagitario A*, en el corazón de la Vía Láctea, se ha convertido en un banco de pruebas para una nueva idea. Los autores del trabajo tomaron la gravedad einsteiniana y le añadieron un campo electromagnético inusual. Está diseñado de tal manera que imita el confinamiento, el fenómeno que encierra herméticamente a los quarks dentro de los protones y no les permite dispersarse. Así nació una métrica con corrección logarítmica, controlada por el parámetro ζ. Esta modifica tanto el horizonte de sucesos como las cercanías de la singularidad.
Mediante el método de tunelización para fermiones de Dirac, los físicos calcularon la temperatura de Hawking. Resultó que los términos ζ atenúan el crecimiento desenfrenado de la temperatura en agujeros pequeños y sugieren la existencia de un remanente: un cúmulo estable que no se evapora por completo. Luego entraron en juego las fluctuaciones cuántico-gravitacionales, incorporadas a través de la entropía de Barrow con el parámetro de deformación Δ. En el espacio de fases extendido se calcularon un montón de magnitudes termodinámicas: energía interna, energía libre, presión, capacidad calorífica, compresibilidad isotérmica y coeficiente de Joule-Thomson. La capacidad calorífica señaló zonas de estabilidad que dependen de Δ, mientras que la compresibilidad permaneció negativa en todas partes. Esto significa que el agujero negro no se comporta como un gas, sino como un cuerpo rígido, mecánicamente inflexible.
La gran sorpresa la dio la geometría. Cuatro magnitudes diferentes (el pico de la temperatura de Hawking, la divergencia de la capacidad calorífica, la inversión del efecto Joule-Thomson y el cero de la fuerza de marea radial) coincidieron en el mismo radio r⋆. Este se define mediante una condición simple: la segunda derivada de la función A(r) es igual a cero. Además, el horizonte extremo y el cero de la fuerza de marea angular coincidieron a través de la primera derivada en el horizonte. Esto reduce todo el análisis de puntos críticos a dos ecuaciones escalares. Las aceleraciones de marea, que desgarrarían a un astronauta, se superpusieron a las curvas termodinámicas. Al superponer los datos del telescopio Event Horizon Telescope para Sagitario A*, los autores obtuvieron una restricción ζ ≲ 0,7 con una carga Q/M = 0,5. La ventana para nueva física permanece entreabierta, y el término de confinamiento promete correcciones notables a la desviación de las geodésicas, las trayectorias de las partículas de prueba.
La compresibilidad de este agujero negro es negativa: si pudieras comprimirlo, se expandiría en respuesta, como un resorte terco.
La idea de un remanente estable de agujero negro recuerda a las «semillas cuánticas» de la novela de Greg Egan «La escalera de Schild», donde los agujeros negros microscópicos se convierten en bloques de construcción de una nueva física.