Redacción
Si una imagen vale más que mil palabras, ¿qué podría decirnos la primera imagen a escala de horizonte de un agujero negro? Un nuevo trabajo de los investigadores de la colaboración del Event Horizon Telescope (EHT), que hizo famosa la imagen del agujero negro central de M87, ha proporcionado una serie de respuestas esclarecedoras.
Basándose en el análisis de la sombra de este agujero negro, el equipo realizó una prueba única de la relatividad general, profundizando en la comprensión de las inusuales propiedades de los agujeros negros y descartando muchas alternativas. Esta investigación, publicada en la revista Physical Review Letters, fue dirigida por Dimitrios Psaltis de la Universidad de Arizona, Lia Medeiros del Instituto de Estudios Avanzados (IAS), y Feryal Özel y Pierre Christian, ambos de la Universidad de Arizona, siendo también co-escrita por la colaboración EHT.
La intensa gravedad de un agujero negro curva el espacio-tiempo, actuando como una lupa y haciendo que la sombra del agujero negro parezca más grande. Midiendo esta distorsión visual, el equipo de investigación encontró que el tamaño de la sombra del agujero negro corrobora las predicciones de la relatividad general. Una prueba de la gravedad en el borde de un agujero negro supermasivo representa una primicia para la física y ofrece una prueba más de que la teoría de Einstein permanece intacta incluso en las condiciones más extremas.
“Esto es realmente solo el comienzo. Hemos demostrado que es posible utilizar una imagen de un agujero negro para probar la teoría de la gravedad”, explicó Medeiros. “Esta prueba será aún más poderosa una vez que tomemos la imagen del agujero negro en el centro de nuestra propia galaxia y a través de futuras observaciones EHT con telescopios adicionales que se están añadiendo al conjunto”.
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Imagen de tres colores que muestra los resultados de una simulación de M87, donde el rojo muestra la emisión en longitudes de onda de radio largas, el azul muestra la emisión a 1,3 mm (la longitud de onda que utiliza el EHT), y el verde muestra la emisión a longitudes de onda de 0,87 mm. (Foto: Lia Medeiros, IAS, BH PIRE)
La sombra del agujero negro es diferente a las sombras que se encuentran en la vida cotidiana. Mientras que un objeto físico proyecta una sombra impidiendo que la luz pase a través de él, un agujero negro puede crear el efecto de una sombra desviando la luz hacia sí mismo. Si bien la luz no puede escapar del interior de un agujero negro, es posible -aunque improbable- que la luz escape de la región que rodea el horizonte de sucesos, dependiendo de su trayectoria. El resultado es una turbia tierra de nadie justo más allá del punto de no retorno, que aparece a los observadores como una sombra.
Se han llevado a cabo pruebas gravitacionales en una variedad de escenarios cósmicos. Durante el eclipse de sol de 1919, se vio la primera evidencia de la relatividad general en base al desplazamiento de la luz estelar, viajando a lo largo de la curvatura del espacio-tiempo causada por la gravedad del Sol. Más recientemente, se han llevado a cabo pruebas para sondear la gravedad fuera del sistema solar y a escala cosmológica. Entre los ejemplos se incluye la detección de ondas gravitatorias en el Observatorio de Ondas Gravitatorias por Interferómetro Láser (LIGO). Las ondas gravitatorias se propagan a través del tejido del espacio-tiempo como las ondas de un estanque, dada la naturaleza dinámica del espacio-tiempo tal como lo predice la relatividad general.
El nuevo artículo del EHT se centra en un espacio de parámetros previamente inexplorado para la investigación de los agujeros negros. Además de proporcionar una nueva prueba para todas las formulaciones alternativas de la gravedad, también conecta las limitaciones de las imágenes de los agujeros negros con las de otros experimentos gravitacionales. El agujero negro supermasivo en el centro de M87 estudiado por la colaboración del EHT es 6.500 millones de veces más masivo que el Sol. En contraste, los detectores de ondas gravitacionales monitorean agujeros negros de masa estelar que van desde cinco a varias docenas de masas solares. Estas perspectivas tan diversas son esenciales para una comprensión más completa de la naturaleza subyacente de los agujeros negros.
La forma casi circular de la sombra del agujero negro, como se ha observado, también puede conducir a una prueba del teorema general relativista que establece que un agujero negro se describe completamente por su masa, su giro y su carga eléctrica. En otras palabras, dos agujeros negros que poseen la misma masa, giro y carga eléctrica se considerarían indistinguibles, similares a la naturaleza idéntica de partículas subatómicas similares. Si se detectaran irregularidades geométricas, esto indicaría potencialmente la existencia de propiedades adicionales de los agujeros negros más allá de la masa, el giro y la carga eléctrica.
