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» » Cómo detectar el giro de un agujero negro

Los giros en el espacio-tiempo causados por la rotación de un agujero negro podrían ser visibles desde la Tierra.

Un grupo internacional de astrónomos y físicos han encontrado que, la rotación de los agujeros negros dejan en la radiación que pasa una huella, que puede ser detectada hoy día, utilizando los más sensibles radiotelescopios. La observación de esta firma, dicen, podría contarnos más acerca de cómo evolucionan las galaxias y proporcionar una prueba a la teoría general de la relatividad de Albert Einstein.

La relatividad general dice que los objetos muy masivos, como los agujeros negros que deforman el espacio-tiempo, curvan la trayectoria de la luz que por allí pase, un efecto conocido como lente gravitacional. Esta teoría, también predice que un agujero negro en rotación, arrastrará el espacio-tiempo con él, creando un vórtice que obliga a todos los objetos cercanos, incluyendo a los fotones, a seguir dicha rotación.

Los astrónomos ya tienen pruebas indirectas de que los agujeros negros supermasivos rotan. La rotación del agujero negro de la Vía Láctea (se cree que existen en el centro de muchas galaxias), por ejemplo, lo sugiere la distribución de velocidades de las estrellas de la galaxia, pero esto sólo proporciona una medición inexacta, porque no se sabe a ciencia cierta la cantidad de materia que contiene la galaxia. Algunos astrónomos creen que el agujero negro está girando muy rápidamente, mientras que otros sostienen que su rotación es lenta.

En un artículo publicado hoy por Nature Physics, Fabrizio Tamburini, astrónomo de la Universidad de Padua en Italia, y sus colegas, muestran cómo la rotación puede ser detectada de manera más directa, mediendo los cambios en la luz que pasa cerca de un agujero negro.

El equipo explica que el frente de onda de radiación que viaja en un plano perpendicular al eje de giro del agujero negro se curvará cuando pase cerca del agujero negro, ya que la mitad del frente de onda se mueve avanzando en la dirección del espaciotiempo y la otra mitad en la dirección de retroceso del espacio-tiempo. Esto le dará a la fase de la radiación, es decir, la posición exacta de las crestas y valles de las ondas, una distribución distintiva en el espacio. Esto permitirá determinar la velocidad a la está girando el agujero negro de manera mucho más precisa.

Los investigadores usaron una simulación por ordenador, para modelar la distribución de fase resultante de la rotación del agujero negro de la Vía Láctea, y descubrieron que el patrón debería ser visible desde tierra. Señalan que esto podría medirse apuntando una serie de radiotelescopios al centro de la galaxia, usando diferentes telescopios que observen los diferentes segmentos del frente de onda cercano, y luego superponiendo estos segmentos entre sí para calcular la fase relativa. Este procedimiento se repite muchas veces, con los telescopios apuntando cada vez a una sección diferente del cielo que rodea el agujero negro.

Orígenes galácticos

Tamburini destaca como muy importantes los resultados de su grupo, dado que la mayoría de los objetos masivos del universo giran. En particular, añade, estudiar la rotación de los agujeros negros en los núcleos galácticos activos, mejorará la comprensión de las galaxias activas, dado que la rotación de estos agujeros negros estarían calentando las galaxias considerablemente y de esa manera podrian alterar su evolución.

Los investigadores señalan que, suponiendo que reciben financiación, podrían llevar a cabo mediciones de la distribución de fase de los fotones alrededor de los agujeros negros en los próximos dos años, usando la serie de radiotelescopios existentes, como el Very Long Baseline Array, de unos diez radiotelescopios, en Socorro, Nuevo México. El Square Kilometre Array, un proyecto internacional que consta de miles de antenas dispuestas para ser 50 veces más potente que cualquier otro instrumento de radio en uso hoy en día, y está previsto que entre en funcionamiento en 2024, que sería la mejor ayuda.

Richard Matzner, astrofísico de la Universidad de Texas en Austin, está de acuerdo en que las medidas propuestas nos daría una mejor idea de lo que ocurre cerca de los agujeros negros. También indica que, la observación del patrón de la distribución de fase descubierta por Tamburini y sus colegas, ofrecerá una prueba adicional experimental de la teoría de la relatividad general. Si, por el contrario, el patrón no se encuentra, nos indicaría que debería buscarse una teoría alternativa de la gravedad, o al menos una previa, para los desconocidos procesos astrofísicos que están en juego.

Sin embargo, Matzner no cree que los radiotelescopios actuales sean lo suficientemente sensibles como para hacer observaciones tan exigentes. Estas medidas implican, no sólo la imagen de una porción extremadamente pequeña del cielo, sino también la medición de la variación de fase a través de ella, algo que forzará la capacidad del Very Long Baseline Array.

Matzner señala que, debido a la radiación emitida por la vecindad de un agujero negro, las frecuencias altas tienden a ser más brillantes, como las de los rayos X o rayos gamma, en vez de la luz o las ondas de radio, por ello tendría más sentido utilizar unos instrumentos que operen en estas frecuencias. Y apunta que eso significaría el lanzamiento de nuevos observatorios espaciales, dado que los rayos X y rayos gamma son absorbidos por la atmósfera.


  • Referencia: Nature.com, 13 de febrero 2011 | Edwin Cartlidge
  • -Imagen: Fabrizio Tamburini
  • Diario de Referencias
  • Notas: [1]. Tamburini, F. , Thidé, B. , Molina-Terriza, G. & Anzolin, G. Nature Physics doi:10.1038/NPHYS1907 (2011).

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