Congreso Colombiano de Astronomía y Astrofísica - 2012

Expulsión de un Agujero Negro del Universo-Membrana

Not scheduled

15m

Grupo Halley (Universidad Industrial de Santander)

Presentaciones Orales Gravitación

Speaker

Christian Rodríguez Camargo (Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia Sede Bogotá)

Description

Es un hecho conocido que, de las cuatro interacciones fundamentales, la gravedad es la más débil de todas. Una posible explicación a este fenómeno se enmarca en la teoría de supercuerdas, en la cual nuestro universo es una membrana tridimensional viviendo en un espacio-tiempo de 5 o mas dimensiones. La partícula asociada a la fuerza de gravedad, el gravitón, escapa de la membrana que constituye nuestro universo a las dimensiones extra, denominado el “bulk”, mientras que las demás interacciones (por ejemplo el electromagnetismo) permanecen dentro de la membrana. Esto tiene como consecuencia que la gravedad aparenta ser más débil que las demás interacciones cuando se realizan mediciones dentro de la membrana. Ahora bien, estudios recientes de los procesos que se llevan a cabo en los modernos aceleradores de partículas proponen que cuando dos partículas colisionan con una energía de centro de masa mayor a la escala fundamental de Planck y con un parámetro de impacto suficientemente pequeño, el sistema puede colapsar a un agujero negro microscópico [1,2], en el cual serían importantes los procesos cuánticos. Una vez formado, la teoría de campos cuánticos sobre espacios curvos demuestra que la presencia del horizonte de eventos produce una emisión de radiación correspondiente a un cuerpo negro. Este proceso se denomina Efecto Hawking [3] y estudios posteriores ponen de manifiesto que la emisión se produce no solo para el campo electromagnético sino también para otros campos. En particular, la emisión de gravitones se produce en la membrana y puede escapar a las dimensiones extra [4,5]. Esta emisión hacia el bulk causa que el agujero negro adquiera una velocidad de retroceso relativa a la membrana (cuando el modelo no posea la simetría Z2) y eventualmente pueda escapar de ésta [6,7]. Para que este proceso de expulsión ocurra debe suponerse que la frontera del horizonte está fija a la membrana y que cuando el agujero retrocede, y se da el “estiramiento”, la membrana se reconecta. Para un observador dentro de la membrana, el proceso de evaporación del agujero termina abruptamente cuando ocurre el escape y por esta razón los agujeros negros en nuestro universo desaparecerían antes de evaporarse completamente. En este trabajo se estudiará el agujero negro descrito por la métrica de Schwarzschild en D dimensiones [8,9] en un universo de codimensión 1. Asumiendo que la configuración inicial del sistema es tal que la membrana está ubicada en el plano ecuatorial del agujero negro, se calcula la velocidad crítica para que el agujero escape de la membrana. Asociado con este proceso, también se estima la masa crítica del agujero negro para la cual se produce la expulsión y con ello se estima el tiempo de vida medio de un agujero hasta el momento de su escape en términos de su masa inicial. Finalmente, estos resultados previos permiten discutir la repercusión del proceso de expulsión en la población de agujeros negros primordiales dentro de nuestro universo con sus posibles consecuencias observacionales. Referencias [1] S. B. Giddings and S. Thomas, Phys. Rev. D65, 056010 (2002) [2] S. Dimopoulos and G. Landsberg, Phys. Rev. Lett. 87, 161602 (2001) [3] S.W. Hawking, Commun. Math. Phys. 43, 199 (1975) [4] R. Emparan, G. T. Horowitz, R. C. Myers, Phys. Rev. Lett. 85, 499 (2000) [5] V. P. Frolov, D. Stojkovic, Phys. Rev. Lett. 89, 151302 (2002) [6] A. Flachi, T. Tanaka. Phys. Rev. Lett. 95, 161302 (2005) [7] V. Balek, B. Novotny. Phys. Rev. D 83, 024013 (2011) [8] F. R. Tangherlini, Nuovo Cim. B 77, 636. (1963) [9] R. C. Myers and M. J. Perry, Annals Phys. 172 (1986)