Primera prueba de la existencia de "regiones de inmersión" en agujeros negros
Por: Robert Lea, Space.com.
21 de mayo de 2024
Una estrella "normal" está en un sistema binario con un agujero negro con masa que va del primero al segundo. Crédito de la imagen: ICRAR.
Einstein ha demostrado tener razón con una predicción clave sobre los agujeros negros, un equipo internacional dirigido por investigadores del Departamento de Física de Oxford. Utilizando datos de rayos X para probar una predicción clave de la teoría de la gravedad de Einstein, su estudio, publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, proporciona la primera prueba observacional de que una "región de inmersión" alrededor de los agujeros negros no sólo existe, pero también ejerce algunas de las fuerzas gravitacionales más fuertes identificadas hasta ahora en la galaxia.
El equipo de Oxford hizo el descubrimiento mientras se concentraba en las regiones que rodean los agujeros negros de masa estelar en sistemas binarios con estrellas compañeras ubicadas relativamente cerca de la Tierra. Los investigadores utilizaron datos de rayos X recopilados de una variedad de telescopios espaciales, incluido el Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) de la NASA y el Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER) montado en la Estación Espacial Internacional (ISS).
A diferencia de la teoría de la gravedad de Newton, la teoría de Einstein establece que lo suficientemente cerca de un agujero negro es imposible que las partículas sigan órbitas circulares con seguridad, sino que se precipitan rápidamente hacia el agujero negro a una velocidad cercana a la de la luz, lo que da nombre a la región de inmersión. Estas observaciones realizadas por el equipo de Oxford, ayuda a validar nuevamente una predicción clave de la teoría de la gravedad de Albert Einstein de 1915: la relatividad general.
"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 tiene lugar en un sistema a unos 10.000 años luz de distancia", afirmó el Dr. Andrew Mummery, del Departamento de Física, que dirigió el estudio. Lo realmente interesante es que hay muchos agujeros negros en la galaxia y ahora se dispone de una nueva y potente técnica para utilizarlos en el estudio de los campos gravitacionales más fuertes conocidos.
La teoría de Einstein predijo que esta caída final existiría, pero esta es la primera vez que se ha podido demostrar que sucede. Piense en ello como un río que se convierte en una cascada; hasta ahora, hemos estado mirando el río, esta es nuestra primera vista de la cascada. Mummery añade que: “Creemos que esto representa un nuevo e interesante avance en el estudio de los agujeros negros, que nos permitirá investigar esta última área a su alrededor. Sólo entonces podremos comprender completamente la fuerza gravitacional. Esta caída final de plasma ocurre en el borde mismo de un agujero negro y muestra que la materia responde a la gravedad en su forma más fuerte posible”.
Los astrofísicos llevan algún tiempo intentando comprender qué sucede cerca de la superficie del agujero negro y lo hacen estudiando los discos de material que orbitan a su alrededor. Hay una región final del espacio-tiempo, conocida como región de inmersión, donde es imposible detener un descenso final hacia el agujero negro y el fluido circundante está efectivamente condenado.
Desde hace muchas décadas los astrofísicos debaten si la llamada región de inmersión sería detectable. El equipo de Oxford ha pasado los últimos años desarrollando modelos para ello y, en el estudio que se acaba de publicar, demuestra su primera detección confirmada encontrada utilizando telescopios de rayos X y datos de la ISS.
Para dar seguimiento a esta investigación, un equipo separado del Departamento de Física de Oxford está colaborando con una iniciativa europea para construir el Telescopio Milimétrico de África. Este telescopio debería mejorar la capacidad de los científicos para capturar imágenes directas de los agujeros negros y permitir sondear las regiones hundidas de los agujeros negros más distantes.
Fuente:
https://www.space.com/einstein-black-hole-waterfall-matter-infall