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Idean nuevo método para crear agujero negro a escala

Por El Porvenir

Un equipo de científicos del Dartmouth College propone una nueva forma de crear en el laboratorio un agujero negro, aunque de tamaño mucho menor que sus homólogos cósmicos.

Publicado: Miércoles, 23/9/2009 - 15:23  | 3919 visitas.

Imagen de un agujero negro en el núcleo de una galaxia arrasando otra próxima.
Imagen de un agujero negro en el núcleo de una galaxia arrasando otra próxima.
Imagen: NASA
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El nuevo método para crear un diminuto agujero negro de tamaño cuántico permitiría a los investigadores comprender mejor lo que el físico Stephen Hawking propuso hace más de 35 años: Que los agujeros negros no están totalmente desprovistos de actividad; emiten fotones, en lo que ahora se denomina radiación Hawking.

Según la teoría de Hawking, los agujeros negros irradian energía siguiendo los parámetros de un espectro térmico.Sus cálculos se basaron en suposiciones acerca de la física de las energías ultraelevadas y la gravedad cuántica.

Debido a que aún no es posible tomar mediciones de agujeros negros reales, se necesita una manera de recrear este fenómeno en el laboratorio a fin de estudiarlo, para así validarlo o descartarlo.

En este estudio, Paul Nation y su equipo sostienen que una línea especial de transmisión de microondas, la acción de un campo magnético y un conjunto de dispositivos superconductores para interferencia cuántica (denominados SQUIDs, por sus siglas en inglés), constituyen un sistema que no sólo reproduce una física análoga a la de un agujero negro radiante, sino que lo hace en un sistema donde las altas energías y las propiedades de la mecánica cuántica son bien entendidas y pueden ser controladas directamente en el laboratorio. Por lo tanto, en principio, este equipamiento permite la exploración de los efectos gravitacionales cuánticos.

Los científicos también pueden manipular la fuerza del campo magnético aplicado para que el conjunto de SQUIDs pueda utilizarse para sondear la radiación de los agujeros negros más allá de lo considerado por Hawking. Miles Blencowe, profesor de física y astronomía en el Dartmouth College, también ha intervenido en el estudio.

Un agujero negro u hoyo negro es una región del espacio-tiempo provocada por una gran concentración de masa en su interior, con enorme aumento de la densidad, lo que provoca un campo gravitatorio tal que ninguna partícula material, ni siquiera los fotones de luz, puede escapar de dicha región.

La curvatura del espacio-tiempo o «gravedad de un agujero negro» provoca una singularidad envuelta por una superficie cerrada, llamada horizonte de sucesos. Esto es debido a la gran cantidad de energía del objeto celeste. El horizonte de sucesos separa la región del agujero negro del resto del Universo y es la superficie límite del espacio a partir de la cual ninguna partícula puede salir, incluyendo la luz. Dicha curvatura es estudiada por la relatividad general, la que predijo la existencia de los agujeros negros y fue su primer indicio.

En los años 70, Hawking, Ellis y Penrose demostraron varios teoremas importantes sobre la ocurrencia y geometría de los agujeros negros. Previamente, en 1963, Roy Kerr había demostrado que en un espacio-tiempo de cuatro dimensiones todos los agujeros negros debían tener una geometría cuasi-esférica determinada por tres parámetros: su masa M, su carga eléctrica total e y su momento angular L. Se cree que en el centro de la mayoría de las galaxias, entre ellas la Vía Láctea, hay agujeros negros supermasivos.

La existencia de agujeros negros está apoyada en observaciones astronómicas, en especial a través de la emisión de rayos X por estrellas binarias y galaxias activas. El origen de los agujeros negros es planteado por el astrofísico Stephen Hawking en su libro titulado Agujeros negros y la historia del tiempo. Allí él mismo comenta acerca del proceso que da origen a la formación de los agujeros negros.

Dicho proceso comienza posteriormente a la muerte de una gigante roja (estrella de gran masa), llámese muerte a la extinción total de su energía. Tras varios miles de millones de años de vida, la fuerza gravitatoria de dicha estrella comienza a ejercer fuerza sobre si misma originando una masa concentrada en un pequeño volumen, convirtiéndose de ese modo en una enana blanca. En este punto dicho proceso puede proseguir hasta el colapso de dicho astro por la auto atracción gravitatoria que termina por convertir a esta enana blanca en un agujero negro.

Este proceso acaba por reunir una fuerza de atracción tan fuerte que atrapa hasta la luz en éste. Según su origen, teóricamente pueden existir al menos tres clases de agujeros negros: Agujeros negros primordiales Aquellos que fueron creados temprano en la historia del Universo. Sus masas pueden ser variadas y ninguno ha sido observado.

Según la masa Agujeros negros supermasivos: con masas de varios millones de masas solares. Se hallarían en el corazón de muchas galaxias. Se forman en el mismo proceso que da origen a las componentes esféricas de las galaxias. Agujeros negros de masa estelar. Se forman cuando una estrella de masa 2,5 mayor que la masa del Sol se convierte en supernova e implosiona. Su núcleo se concentra en un volumen muy pequeño que cada vez se va reduciendo más. Mini agujeros negros. Son objetos hipotéticos, algo más pequeños que los estelares. Éstos pueden llegar a evaporarse en un período relativamente corto fácilmente mediante emisión de radiación de Hawking si son suficientemente pequeños.

Según el momento angular Un agujero negro sin carga y sin momento angular es un agujero negro de Schwarzschild. Un agujero negro rotatorio (con momento angular mayor que 0), se denomina agujero negro de Kerr.

Los agujeros negros en la física actual Se explican los fenómenos físicos mediante dos teorías que se contradicen entre ellas; la mecánica cuántica, que explica la naturaleza de «lo muy pequeño», donde predomina el caos y la estadística, y la relatividad general, que explica la naturaleza de «lo muy pesado» y que afirma que en todo momento se puede saber con exactitud dónde está un cuerpo.

Cualquiera de estas teorías están experimentalmente confirmadas pero, al intentar explicar la naturaleza de un agujero negro, es necesario discernir si se aplica la cuántica por ser algo muy pequeño o la relatividad por ser algo tan pesado. Está claro que hasta que no se disponga de una física más avanzada no se conseguirá explicar realmente la naturaleza de este fenómeno.

Publicado originalmente en El Porvenir (México)

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