¿Cómo se detectan los agujeros negros? 1 de agosto de 2019
Uno de los conceptos más discutidos entre la comunidad astrofísica son los agujeros negros. Un agujero negro es un volumen de espacio en el que la presencia de la gravedad es tan extrema que las partículas que se mueven rápidamente o la luz no pueden escapar.
Dado que los agujeros negros no emiten luz visible, los astrónomos han sido incapaces de observar una imagen clara de un agujero negro, por lo que la detección de agujeros negros ha sido imposible durante mucho tiempo, pero con los avances en la tecnología de vacío, ya no es el caso.
Descubrimiento de agujeros negros con detectores de ondas gravitacionales
El 10 de abril de 2019, los astrónomos pudieron obtener la primera imagen de un agujero negro utilizando el telescopio Event Horizon (EHT). Gracias a la colaboración internacional, el EHT es una disposición a escala planetaria de ocho radiotelescopios que registran la radiación electromagnética y combinan las múltiples fuentes de resultados de datos de radio utilizando la interferometría de línea base muy larga (VLBI).
Gracias a la EHT, se ilustró la primera evidencia visual de un agujero negro supermasivo, así como su sombra. Este agujero negro se encontró en la galaxia Messier 87 y reside a 55 millones de años luz de la Tierra.
El descubrimiento dio lugar a una importante confirmación de la teoría de la relatividad general de Einstein. Esto marcó el nacimiento del concepto de agujeros negros, que se describió como “concentraciones extremas de masa con un efecto gravitacional que envuelve la materia e incluso atrapa la luz”.
Los detectores de ondas gravitacionales también desempeñan un papel importante en la detección de agujeros negros. En diciembre de 2018, The Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) y The Virgo interferometer anunciaron cuatro nuevas fusiones de agujeros negros y ondas gravitacionales creadas a partir de 10 fusiones de agujeros negros binarios de masa estelar y una fusión de estrellas neutrónicas.
Agujeros negros y fluctuaciones de vacío
Un efecto significativo del reciente descubrimiento del agujero negro es la nueva perspectiva de la teoría de la radiación Hawking. Esto predijo que los agujeros negros podrían crear y emitir partículas subatómicas hasta que agotaran su energía y finalmente se evaporaran.
Desde una perspectiva cuántica, la existencia de agujeros negros sugiere que el vacío del espacio no está completamente vacío. Una fluctuación cuántica (también conocida como fluctuación del estado de vacío) es la aparición temporal de partículas energéticas desde un espacio vacío. Esto permite la creación de pares de partículas-antipartículas de partículas virtuales. El fuerte campo gravitacional del agujero negro separa estas fluctuaciones en las partículas salientes que componen la radiación Hawking.
Debates científicos sobre agujeros negros
Los agujeros negros han creado una serie de discusiones y debates en la comunidad científica. Uno de los principales debates es sobre la degradación del vacío. Esto se basa en un agujero negro estático centrado por una burbuja que “nuclea”, ya sea sustituyendo el agujero negro por un verdadero vacío o nucleando una burbuja estática. El resultado es un agujero negro residual rodeado de un verdadero vacío. Se cree ampliamente que esta “burbuja” acabará por dominar el universo. Sin embargo, esto no tiene en cuenta los campos gravitacionales que pueden aumentar la inestabilidad del vacío debido a los pequeños agujeros negros que actúan como semillas de nucleación.
Los agujeros negros están centrados por una singularidad gravitacional. Se trata de un punto unidimensional que consiste en un espacio sustancialmente pequeño donde la gravedad y la densidad se convierten en infinito y en curvas espacio-tiempo. Muchos argumentan que a medida que los objetos caen en un agujero negro y alcanzan la singularidad, se alteran por varias atracciones gravitacionales. Esto desafía la teoría de la Relatividad General, que enfatiza los efectos cuánticos en la existencia de agujeros negros.
Aunque los telescopios desempeñan un papel fundamental en la forma en que se detectan los agujeros negros, dado que la tecnología de vacío avanza a un ritmo acelerado, se ha sugerido que aplicaciones en la ciencia del vacío como el Large Hadron Collider (LHC) del CERN pueden provocar la creación de agujeros negros. Esto se debe a las partículas producidas cuando los pares de protones colisionan. Dicha formación confirmaría las teorías de que el universo no es cuatridimensional, sino que alberga otras dimensiones.
Los agujeros negros conservan un cierto estado enigmático en el mundo de la física. Pero con la reciente observación, así como la progresión de la tecnología de vacío observada en telescopios y detectores de ondas gravitacionales, la observación de los agujeros negros permitirá a los investigadores hacer nuevas predicciones y descubrimientos sobre el universo y sus orígenes.
