Este estudio examina una predicción importante de la teoría de la gravedad de Einstein mediante datos de rayos X y proporciona la primera prueba observacional de que existe una «región de inmersión» alrededor de los agujeros negros que ejerce algunas de las fuerzas gravitatorias más fuertes que se han identificado hasta ahora en la galaxia. Crédito de la imagen: WallHere / @wanwang1
Un equipo global liderado por investigadores de física de la Universidad de Oxford ha confirmado que Einstein tenía razón en una hipótesis significativa sobre los agujeros negros.
El estudio, que acaba de ser publicado en Monthly Notices of the Astronomical Society, examina una predicción importante de la teoría de la gravedad de Einstein mediante datos de rayos X y proporciona la primera prueba observacional de que existe una «región de inmersión» alrededor de los agujeros negros que ejerce algunas de las fuerzas gravitatorias más fuertes que se han identificado hasta ahora en la galaxia.
Los nuevos resultados forman parte de una amplia investigación sobre los grandes misterios que rodean a los agujeros negros, efectuado por astrofísicos de la Universidad de Física de Oxford. Utilizando datos de rayos X recogidos por los telescopios espaciales NuSTAR y NICER de la NASA, este estudio se centra en agujeros negros más pequeños y relativamente cercanos a la Tierra. A finales de este año, un segundo equipo de Oxford espera acercarse a la filmación de las primeras películas de agujeros negros más grandes y distantes, en el contexto de una iniciativa europea multimillonaria.
La teoría de Einstein, a diferencia de la teoría de la gravedad de Newton, sostiene que cuando las partículas se acercan lo suficiente a un agujero negro, es imposible que sigan órbitas circulares de manera segura; en cambio, se «precipitan» rápidamente hacia el agujero negro a una velocidad cercana a la de la luz, lo que da lugar a la región de inmersión.
El estudio se centró por primera vez en esta región en profundidad utilizando datos de rayos X para comprender mejor la fuerza generada por los agujeros negros.
«Se trata de la primera mirada a la forma en que el plasma, desprendido del borde exterior de una estrella, experimenta su caída final hacia el centro de un agujero negro, Este proceso se encuentra en un Agujero Negro a unos diez mil años luz de distancia», explica el Dr. Andrew Mummery, del departamento de Física de la Universidad de Oxford, que dirigió el estudio*. «Lo que es realmente emocionante es que hay muchos agujeros negros en la galaxia, y ahora disponemos de una novedosa potente técnica para utilizarlos en el estudio de los campos gravitatorios más intensos conocidos».
El Dr. Mummery continúa diciendo: «Aunque la teoría de Einstein predecía la existencia de este salto final, es la primera vez que hemos podido demostrar que se producen.» «Es como si un río se convirtiera en cascada: hasta ahora habíamos visto el río. Ésta es la primera vez que vemos la cascada».
Creemos que esto constituye un nuevo y emocionante avance en el estudio de los agujeros negros, ya que nos permitirá investigar la última región que los rodea. Mummery dijo: «Solo entonces podremos comprender plenamente la fuerza gravitatoria». «Esta caída final de plasma se produce en el borde mismo de un agujero negro y muestra como la materia responde a la gravedad en su forma más poderosa posible».
Los astrofísicos llevan tiempo tratando de comprender lo que sucede cerca de la superficie de los agujeros negros, examinando los discos de material que los rodean. En una región conocida como «región de sumersión» del espaciotiempo, es imposible detener el descenso final hacia el agujero negro y todo lo que lo rodea está completamente condenado.
Durante décadas, los astrofísicos han estado discutiendo sobre la posibilidad de detectar la conocida región de sumersión. En los últimos dos años, el equipo de Oxford ha estado trabajando en la creación de modelos para hacerlo. En un estudio recién publicado, se muestra la primera detección confirmada utilizando telescopios de rayos X y datos de la estación espacial internacional.
Mientras que este estudio se centra en los pequeños agujeros negros más cercanos a la Tierra, un segundo equipo de la Universidad de Física de Oxford participa en una iniciativa europea para construir un nuevo telescopio, el Telescopio Milimétrico de África (The Africa Millimetre Telescope), que mejoraría significativamente nuestra capacidad de obtener imágenes directas de los agujeros negros.
Se espera que el nuevo telescopio permita por primera vez observar y filmar grandes agujeros negros en el centro de nuestra galaxia y mucho más allá. Los agujeros negros grandes, al igual que los agujeros negros pequeños, se espera que tengan un «horizonte de sucesos», que arrastra material del espacio hacia su centro en una espiral a medida que gira el agujero negro. El equipo espera poder verlos y grabarlos por primera vez porque son fuentes de energía casi inimaginables.
REFERENCIAS
Continuum emission from within the plunging region of black hole discs. Andrew Mummery, Adam Ingram, Shane Davis, Andrew Fabian. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: https://academic.oup.com/mnras/article/531/1/366/7671518?login=false
