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Hemos visto la cascada de materia hundiéndose en un agujero negro.

Buradaki / Alamy Foto de stock

Se ha detectado por primera vez una extraña zona alrededor de los agujeros negros llamada “región de inmersión”. Esta zona, donde la materia deja de girar alrededor de un agujero negro y en lugar de eso cae directamente, fue predicha por la teoría de Albert Einstein de relatividad general, pero nunca antes se había observado. El estudio de las regiones que se hunden podría enseñarnos cómo se forman y evolucionan los agujeros negros, así como revelar nueva información sobre la naturaleza fundamental del espacio-tiempo.

Cuando cualquier materia se acerca demasiado a un agujero negro, se desgarra y forma un anillo en órbita a su alrededor llamado disco de acreción. La relatividad general predice que debería haber un límite interno en el disco de acreción más allá del cual nada puede orbitar alrededor del agujero negro; en cambio, debería hundirse directamente, acelerando rápidamente hasta cerca de la velocidad de la luz a medida que cae.

“Es como un río que se convierte en cascada, y hasta ahora sólo hemos estado mirando el río”, dice Andres Mummery en la Universidad de Oxford. «Si Einstein se equivocaba, entonces todo sería estable hasta el final; sólo habría un río». Ahora hemos echado un primer vistazo a la cascada, lo que sugiere que Einstein tenía razón.

Mummery y sus colegas detectaron evidencia de la región que se hunde alrededor de un agujero negro en un sistema binario llamado MAXI J1820+070, que está a unos 10.000 años luz de la Tierra. Utilizaron datos del Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR), un telescopio de rayos X espacial, para construir modelos de la luz del disco de acreción del agujero negro.

Descubrieron que los modelos sólo se ajustaban a los datos cuando incluían la luz emitida por la materia en la región de inmersión además de la luz del disco de acreción. «Antes pensábamos que cualquier cosa que cruzara este límite no tendría tiempo de irradiar de manera apreciable antes de sumergirse en el agujero negro», por lo que los investigadores no verían nada, dice Greg Salvesen en el Laboratorio Nacional de Los Álamos en Nuevo México, que no participó en este trabajo. «Pero resulta que esta región hundida te proporciona una luz adicional que no habrías esperado».

Esta luz adicional podría resolver un problema de larga data en la astronomía de rayos X, en el que Los agujeros negros parecen estar girando más rápido de lo que predice la teoría. El giro de un agujero negro y el brillo del área que lo rodea están conectados, por lo que agregar algo de luz adicional podría hacer que los giros vuelvan a estar en línea con las predicciones. «Los giros de los agujeros negros nos dicen todo tipo de cosas, por lo que si pudiéramos medirlos mejor, podríamos responder muchas preguntas en astrofísica», dice Salvesen.

Esto incluye preguntas sobre la naturaleza de la gravedad y el espacio-tiempo mismo, porque las regiones en inmersión son algunas de las regiones más extremas del espacio que podemos observar. La región de inmersión está justo fuera del horizonte de sucesos, más allá del cual las fuerzas gravitacionales son tan fuertes que ni la materia ni la luz pueden escapar.

«Técnicamente, si la materia tuviera un cohete, podría escapar de la región de inmersión, pero está condenado: su órbita se ha vuelto inestable y está acelerando rápidamente hacia la velocidad de la luz», dice Mummery. «Esto tiene tantas posibilidades de regresar como el agua del borde de una cascada». Los investigadores ahora están tratando de realizar más observaciones de estas extrañas cascadas cósmicas para iluminar las condiciones en estas áreas extraordinarias.

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