¿Qué predice la teoría de cuerdas para la singularidad dentro de un agujero negro?

De acuerdo con la propuesta de fuzzball en la teoría de cuerdas, los agujeros negros son en realidad soluciones regulares y sin horizonte. Para algunos sistemas en cinco dimensiones hechos con estados ligados de branas intersecantes esto ya ha sido probado directamente en supergravedad: hay soluciones sin horizontes y singularidades, con las mismas cargas asintóticas (Masa, Momento Angular, Carga Eléctrico-Magnética) del agujero negro y con un comportamiento que imita lo que esperaría de un agujero negro (por ejemplo, si dispersa un cuanto dentro de esta geometría, el cuanto tarda mucho en salir). Estos agujeros negros son una especie de estado degenerado de la materia, pero en realidad no hay un "interior": el espacio se cierra cerca del posible horizonte en lugar de terminar en una singularidad. Una implicación muy fuerte es que la física de la gravedad cuántica es relevante incluso en la escala del horizonte potencial. No se produce ninguna paradoja de la información, ya que no hay horizontes. La singularidad se reemplaza por una tapa suave (pero profunda), y la forma de la tapa discrimina entre diferentes microestados. Básicamente, es la naturaleza extendida de la cuerda y el hecho de que oscila en el espacio no compacto lo que lo salva.

La dinámica de estos objetos aún no se comprende bien, y algunas personas (incluyéndome a mí) están trabajando para encontrar soluciones regulares en cuatro dimensiones. Ya se han encontrado algunas soluciones con asintóticas de AdS.

La idea encaja en el panorama más amplio de pensar en la gravedad como un fenómeno emergente. En particular, el agujero negro singular es una descripción promedio y de grano grueso de los microestados subyacentes en los que rastreas (ignoras) cada detalle dentro del posible horizonte. De hecho, solo acercándose a uno de estos objetos puede encontrar la diferencia entre esta imagen y la ingenua.

El agujero negro más general y cuántico probablemente requerirá una comprensión completa de la imagen no perturbativa de la teoría de cuerdas. Pero aún así, si encontramos fuzzballs en cuatro dimensiones, esto al menos resolverá la paradoja de la información y describirá algunos estados posibles para el agujero negro.

En el mejor de los casos, las cosas son bastante especulativas. Cumrun Vafa ha propuesto que los agujeros negros tienen condensados ​​de taquiones . En cierto sentido, puedes entender esto sin mucha complejidad. La métrica de Schwarzschild tiene una singularidad física que es una superficie espacial. El diagrama conforme de Penrose para la métrica de Schwarzschild ilustra esto

La cuerda bosónica tiene dos estados de vacío de taquiones. Entonces es plausible pensar en la singularidad como un condensado de estos estados, de manera similar al estado condensado del campo de Higgs. Si la hipótesis de la censura cósmica da sus frutos, entonces también sugiere que las cosas raras como el taquión no contribuyen, al menos directamente mediante la propagación de una señal causal, a la física en el mundo exterior.

En gran medida, sin embargo, esto no es bien conocido. Con la holografía tenemos la sensación teórica de que el horizonte extendido de un agujero negro es un montón de cuerdas. De hecho, si las cuerdas se unen, el horizonte estirado podría verse como una gran cuerda. No está claro cómo la singularidad juega en esto. Con el Susskind ER = EPR tenemos la hipótesis de que los dos parches temporales delimitados por el$r~=~2GM$los horizontes son regiones que tienen agujeros negros entrelazados. De esta forma, el teorema de la monogamia cuántica no bloquea la holografía. El entrelazamiento del agujero negro con su radiación de Hawking, un entrelazamiento bipartito, no requiere un entrelazamiento con el interior como complemento. No hay transformación unitaria entre los tipos de entrelazamiento. El entrelazamiento con el interior es un entrelazamiento a través de agujeros de gusano con estas otras regiones. No se sabe bien cómo influye la singularidad en esto. Si hay taquiones, podríamos preguntarnos cómo jugarían en esto.