La fusión de dos agujeros negros, como el que produjo las ondas gravitacionales descubiertas por el Observatorio LIGO, se considera un proceso extremadamente complejo que solo puede ser simulado por las supercomputadoras más poderosas del mundo. Sin embargo, dos físicos teóricos de la Universidadde Barcelona España han demostrado que lo que ocurre en el límite espacio-temporal de los dos objetos que se fusionan puede explicarse usando ecuaciones simples, al menos cuando un agujero negro gigante choca con un pequeño agujero negro.
Las dos señales que se han producido hasta ahora provienen de la colisión y la fusión de dos agujeros negros en alguna parte remota del universo. La primera detección se anunció en febrero y la segunda en junio, ambas por científicos del Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory LIGO en los Estados Unidos.
Para determinar los patrones de estas ondas y simular cómo se producen esas misteriosas fusiones, un fenómeno característico de la teoría general de la relatividad de Einstein, los científicos utilizan las mejores supercomputadoras, como el MareNostrum de Barcelona, la supercomputadora más poderosa de España; sin embargo, podría haberser otras formas menos complicadas
Los físicos Roberto Emparan y Marina Martínez de la Universidad de Barcelona han encontrado una manera simple y exacta de abordar el tema del horizonte de eventos de dos agujeros negros fusionados, donde uno es mucho más pequeño que el otro.
La unión de horizontes
El horizonte de eventos es el límite que caracteriza a un agujero negro; mientras que los eventos dentro del horizonte de eventos no pueden afectar a un observador en el exterior, puede ocurrir lo contrario. Cuando dos agujeros negros se fusionan, sus horizontes de eventos se unen para convertirse en uno.
"Sorprendentemente, las ideas y técnicas utilizadas en nuestro trabajo son elementales y nos permiten estudiar a fondo las propiedades del horizonte en el momento en que ambos agujeros negros se unen para formar uno", señala Emparan, quien junto con su colega ha publicadolos resultados en el diario gravedad clásica y cuántica .
Las ecuaciones utilizadas para resolver el problema se basan en el conocimiento básico de los físicos, como la definición de un horizonte de eventos y el llamado principio de equivalencia, que es parte de los fundamentos de la teoría de la gravedad de Einstein.
Según esta idea, un observador no puede distinguir entre la caída libre en un campo gravitacional y la flotación en el espacio profundo.
Esto es algo con lo que estamos familiarizados debido a las imágenes de astronautas en la Estación Espacial Internacional. Su notable ingravidez no es el resultado de su distancia de la Tierra: la gravedad a la altitud de la estación es 90% de la gravedad en la superficie de la Tierra- pero se debe más bien al hecho de que la estación en órbita y los astronautas en el interior se mueven libremente a través del campo gravitacional de la Tierra.
Un comportamiento universal de dos agujeros negros que hacen contacto
Del mismo modo, en este estudio, el pequeño agujero negro que cae en uno mucho más grande no puede distinguir esta caída de otra situación en la que está flotando solo en el espacio, lo que permite simplificar enormemente la descripción del fenómeno.
Emparan y Martínez han utilizado elementos geométricos en su estudio para describir el horizonte de eventos. Específicamente, el horizonte se obtiene trazando líneas geodésicas nulas en la llamada métrica de Schwarzschild, la solución a las ecuaciones de campo planteadas por Einstein para describirEl campo de gravitación de un agujero negro.
Según los autores, estos resultados facilitan la identificación de muchas propiedades geométricas del horizonte de eventos en el momento en que los dos agujeros negros se unen. Más importante aún, "[los resultados] indican la existencia de un comportamiento general y universal que ocurrecuando dos agujeros negros entran en contacto entre sí en cualquier parte del universo "
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Materiales proporcionado por Plataforma SINC . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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