Astrofísicos utilizan ecos de luz para iluminar los agujeros negros
Por: Instituto de Estudios Avanzados.
07 de noviembre de 2024
Descripción gráfica de la trayectoria de fotones en torno a un agujero negro. Crédito de la imagen: George N. Wong.
Un equipo de astrofísicos, dirigido por investigadores del Instituto de Estudios Avanzados, ha desarrollado una técnica innovadora para buscar ecos de luz de agujeros negros. Su novedoso método, que facilitará la medición de la masa y el giro de los agujeros negros, representa un gran avance, ya que funciona de forma independiente de muchas de las otras formas en que los científicos han investigado estos parámetros en el pasado.
La investigación, publicada hoy en The Astrophysical Journal Letters, presenta un método que podría proporcionar evidencia directa de los fotones que giran alrededor de los agujeros negros debido a un efecto conocido como “lente gravitacional”, produciéndose cuando la luz pasa cerca de un agujero negro y su trayectoria se ve desviada por el fuerte campo gravitacional del agujero negro. El efecto permite que la luz tome múltiples caminos desde una fuente hasta un observador en la Tierra: algunos rayos de luz pueden seguir una ruta directa mientras que otros pueden dar una vuelta alrededor del agujero negro una o varias veces antes de llegar a nosotros. Esto significa que la luz de la misma fuente puede llegar en diferentes momentos, lo que da como resultado un “eco”.
“Durante años se ha teorizado que la luz gira alrededor de los agujeros negros y produce ecos, pero estos ecos aún no se han medido. Nuestro método ofrece un modelo para realizar estas mediciones, que podrían revolucionar potencialmente nuestra comprensión de la física de los agujeros negros”, afirma el autor principal del estudio, George N. Wong. La técnica permite aislar las débiles señales de eco de la luz directa más intensa captada por telescopios interferométricos conocidos, como el Event Horizon Telescope.
“Este método no sólo permitirá confirmar cuándo se ha medido la luz que orbita un agujero negro, sino que también proporcionará una nueva herramienta para medir las propiedades fundamentales del agujero negro”, explica Lia Medeiros, investigadora visitante en la Escuela de Ciencias Naturales del Instituto y NASA Einstein Fellow en la Universidad de Princeton. Medir la masa o el giro de un agujero negro es complicado. La naturaleza del disco de acreción, es decir, la estructura giratoria del gas caliente y otras materias que se desplazan en espiral hacia el agujero negro, puede “confundir” la medición, señala Wong.
Sin embargo, los ecos de luz proporcionan una medición independiente de la masa y el giro, y tener múltiples mediciones nos permite producir una estimación de esos parámetros “en la que realmente podemos confiar”, afirma Medeiros. Los resultados del equipo sugieren que es posible detectar ecos con un par de telescopios (uno en la Tierra y otro en el espacio) trabajando juntos para realizar lo que se puede describir como "interferometría de base muy larga".
Una misión interferométrica de este tipo sólo tiene que ser “modesta”, afirma Wong. Su técnica proporciona un método manejable y práctico para recopilar información importante y fiable sobre los agujeros negros. “Los agujeros negros desempeñan un papel importante en el desarrollo de las galaxias, afectando cómo, cuándo y dónde se forman las estrellas, y ayudando a determinar cómo evoluciona la estructura de la propia galaxia. Conocer la distribución de las masas y los giros de los agujeros negros, y cómo cambia esta distribución con el tiempo, mejora enormemente nuestra comprensión del Universo”, indica Wong.
Fuente:
https://phys.org/news/2024-11-astrophysicists-echoes-illuminate-black-holes.html