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domingo, junio 16, 2024

Einstein tenía razón (otra vez) sobre cómo cae la materia dentro de los agujeros negros

En 1915, el físico Albert Einstein predijo que, a medida que la materia se acerca a un agujero negro, se precipitará directamente hacia él debido a la enorme fuerza de la gravedad del desgarro del espacio-tiempo. El actual descubrimiento, publicado en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, confirma las predicciones teóricas hechas por Einstein hace 109 años. Confirmada pues una de las teorías del genio sobre la naturaleza de los agujeros negros.

Einstein tenía razón (otra vez) sobre cómo cae la materia dentro de los agujeros negrosICRAR

Dándole nuevamente la razón a Einstein

Los investigadores han descubierto que esa región de inmersión predicha por Einstein no solo existe, sino que también contiene algunas de las fuerzas gravitacionales más poderosas del universo.

La relatividad general predice que debería haber un límite interno en el disco de acreción más allá del que nada puede orbitar alrededor del agujero negro, sino que debería hundirse directamente, acelerando rápidamente hasta cerca de la velocidad de la luz a medida que cae. Pues Einstein tenía razón: el tejido mismo del espacio-tiempo se zambulle en el borde de un agujero negro. (Curiosamente, hasta hoy esto era sólo una predicción y nunca se ha cumplido en la realidad).

Los agujeros negros son unosde los objetos más extraños conocidos por la ciencia y, en sus bordes, la física clásica parece fallar. Según la visión newtoniana del universo, esta materia debería seguir orbitando en una trayectoria curva hasta el momento en que se encuentre con el horizonte de sucesos. Pero Einstein predijo una “caída final” de la materia.

Los científicos que presentan sus hallazgos, de la Universidad de Oxford, realizaron este descubrimiento utilizando datos de rayos X recopilados de una variedad de telescopios espaciales, incluido el Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) de la NASA y el Explorador de composición interior de estrellas de neutrones (NICER) montado en la Estación Espacial Internacional (ISS). Las observaciones de rayos X de agujeros negros pequeños relativamente cerca de la Tierra, permitieron confirmar que la materia se hunde en la boca de un agujero negro a la velocidad de la luz.

«Este es el primer vistazo a cómo el plasma, desprendido del borde exterior de una estrella, sufre su caída final hacia el centro de un agujero negro, un proceso que ocurre en un sistema a unos diez mil años luz de distancia», explicó Andrew Mummery, físico de la Universidad de Oxford, quien dirigió el estudio. «Lo que es realmente emocionante es que hay muchos agujeros negros en la galaxia, y ahora tenemos una nueva y poderosa técnica para usarlos para estudiar los campos gravitacionales más fuertes conocidos».

Recreación artística de agujero negroMidjourney/Sarah Romero

Los investigadores detectaron evidencia de la región que se hunde alrededor de un agujero negro en un sistema binario llamado MAXI J1820+070, que está a unos 10.000 años luz de la Tierra.

No es la primera vez que los agujeros negros ayudan a confirmar la gran teoría de Einstein, también conocida como relatividad general. Ni tampoco que una predicción del físico alemán de origen judío ha resultado correcta después de muchos años; como las ondas gravitacionales o el límite de velocidad universal.

Durante muchas décadas, los astrofísicos han debatido mucho sobre si la llamada región de inmersión sería detectable. Esta ha sido la primera vez que se han podido detectar emisiones de esta zona del agujero negro. Y resulta que sí, que esta zona en descenso proporciona una luz adicional que no se esperaba. El equipo encontró que el espectro de rayos X de MAXI J1820+070 durante un estallido en «estado blando» representa la emisión de un disco de acreción completo que rodea un agujero negro giratorio, conocido como «Kerr», incluyendo la región interna que se hunde. Y estas emisiones confirman la precisión de la relatividad general al describir las regiones inmediatamente alrededor de los agujeros negros.

Nunca antes se había observadoMidjourney/Sarah Romero

A diferencia del horizonte de sucesos, que está más cerca del centro del agujero negro y no deja escapar nada, ni siquiera la luz, en la «región de inmersión» la luz aún puede fugarse, pero la materia está condenada por la poderosa atracción gravitacional del agujero negro, aclaran los expertos.

Si bien esta observación se ha llevado a cabo con agujeros negros relativamente pequeños, los investigadores creen que lo que han conseguido con este estudio podría servir para trabajos futuros y poder adentrarnos en las entrañas de estos enigmáticos objetos cósmicos. De hecho, un segundo equipo de la misma universidad ya está trabajando en el proyecto de conseguir imágenes de agujeros negros más grandes y distantes -y de estas extrañas cascadas cósmicas hacia el interior del agujero negro justo fuera del horizonte de sucesos- y seguir desvelando sus misterios.

También el Telescopio Milimétrico de África que se encuentra en propuesta de proyecto, podría mejorar la capacidad de los científicos para capturar imágenes directas de un agujero negro y de estas regiones de inmersión de materia. Será el primer radiotelescopio de este continente sensible a la radiación de longitud de onda milimétrica y estará ubicado en Namibia.

La materia cae directamente a la velocidad de la luzMidjourney/Sarah Romero

Referencias: 

  • Andrew Mummery, Adam Ingram, Shane Davis, Andrew Fabian, Continuum emission from within the plunging region of black hole discs, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 531, Issue 1, June 2024, Pages 366–386, https://doi.org/10.1093/mnras/stae1160
  • International Centre for Radio Astronomy Research

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