Un equipo de investigadores de la Universidad de Michigan, dirigido por el físico Enrico Rinaldi, ha realizado un avance significativo en el estudio de los agujeros negros, explorando su interior mediante tecnologías avanzadas.

Mediante el uso de computación cuántica y aprendizaje profundo, los científicos han logrado desarrollar un modelo matemático que describe un posible estado cuántico dentro de un agujero negro, revelando información nunca antes vista sobre su estructura, según informó Joseph Shavit, editor jefe de noticias científicas en Brighter Side of News.

La investigación de Rinaldi se fundamenta en la teoría holográfica, que propone que las leyes que rigen la física de partículas y la gravedad son equivalentes, a pesar de operar en dimensiones distintas. Esta dualidad podría ofrecer un vínculo entre la física de partículas, que actúa en dos dimensiones en la superficie de un agujero negro, y la gravedad, que se experimenta en tres dimensiones dentro de su estructura. Utilizando modelos matemáticos y técnicas computacionales avanzadas, el equipo de Rinaldi logró vislumbrar las posibles interacciones entre estas fuerzas.

Todos los agujeros negros presentan una singularidad en su centro, donde la fuerza gravitacional es tan extrema que distorsiona el espacio-tiempo hasta el infinito, desafiando nuestras leyes físicas. En torno a esta singularidad, se encuentra el horizonte de sucesos, una frontera invisible que, al ser cruzada por cualquier objeto, incluso la luz, queda atrapada para siempre.

Además, los agujeros negros están rodeados de otras regiones fascinantes, como la esfera de fotones, donde la luz orbita alrededor del agujero, y el disco de acreción, un anillo de gas y polvo que gira y se calienta mientras se aproxima al horizonte de sucesos, emitiendo radiación que se puede detectar desde la Tierra.

El equipo utilizó modelos matriciales para simular la disposición de las partículas dentro de un agujero negro, representadas en su estado de energía más bajo, conocido como el estado fundamental. Esta simulación, que exige la optimización de circuitos cuánticos, fue esencial para equilibrar todos los «granos de arena» en el modelo, logrando una configuración estable que podría reflejar el estado real de un agujero negro.

Para Rinaldi y su equipo, estos descubrimientos son un paso importante hacia el desarrollo de una teoría cuántica de la gravedad. Las técnicas de aprendizaje profundo y computación cuántica les han permitido determinar la estructura completa del estado fundamental, ofreciendo una perspectiva sobre cómo la gravedad podría comportarse en el contexto del espacio-tiempo cuántico. A pesar de las limitaciones tecnológicas que aún enfrentan, los progresos realizados en el uso de redes neuronales y circuitos cuánticos acercan a los científicos a la comprensión del «núcleo» de los agujeros negros.