Los astrónomos han proporcionado la primera evidencia observacional de una predicción clave hecha por la teoría de la gravedad de Einstein sobre las «cascadas» de agujeros negros ocultas en todo el universo.
El estudio confirma la existencia de una «zona de inmersión» alrededor de los agujeros negros, donde la materia deja de orbitar el agujero y, en cambio, cae directamente en él, experimentando algunas de las fuerzas gravitacionales más fuertes identificadas hasta ahora en la galaxia.
La investigación fue dirigida por el Dr. Andrew Mummery y sus colegas. Física de la Universidad de Oxfordcomo parte de su investigación en curso sobre los misterios restantes que rodean a los agujeros negros.
El equipo utilizó datos de rayos X recopilados del Telescopio Espacial Espectroscópico Nuclear de la NASA (Nustar) y explorador de la composición interior de la estrella de neutrones (La más bella) Telescopios para estudiar agujeros negros que son más pequeños y relativamente cercanos a la Tierra.
Comprender los conceptos básicos
Los agujeros negros son regiones del espacio donde prevalece la gravedad. Estos gigantes invisibles se forman cuando estrellas masivas, al agotar su combustible nuclear, colapsan bajo su enorme peso.
La fuerza gravitacional resultante es tan fuerte que nada, ni siquiera la luz, puede escapar de su alcance una vez que cruza el horizonte de sucesos, el punto de no retorno.
Los agujeros negros vienen en diferentes tamaños, desde agujeros negros de masa estelar unas pocas veces la masa de nuestro Sol, hasta agujeros negros supermasivos que acechan en los corazones de las galaxias, que son millones o incluso miles de millones de veces más masivas.
A pesar de su reputación como fuerzas destructivas, los agujeros negros desempeñan un papel crucial en la configuración del universo, influyen en la formación y evolución de las galaxias y nos proporcionan un laboratorio único para poner a prueba nuestra comprensión de las leyes fundamentales de la física.
La teoría del agujero negro de Einstein triunfó
La teoría de la gravedad de Einstein difiere de la teoría de Newton en su predicción de que las partículas no pueden seguir con seguridad órbitas circulares lo suficientemente cercanas a un agujero negro.
En cambio, rápidamente «corren» hacia el agujero negro a una velocidad cercana a la de la luz. Este estudio representa la primera vez que los investigadores han podido demostrar que ocurre este fenómeno.
«Este es el primer vistazo a cómo el plasma, desprendido del borde exterior de la estrella, sufre su caída final hacia el centro del agujero negro, un proceso que ocurre en un sistema a unos diez mil años luz de distancia», dijo el Dr. Mummery explicó.
Hay muchos agujeros negros en la galaxia y ahora los astrónomos tienen una nueva y poderosa técnica que pueden utilizar para estudiar los campos gravitacionales más fuertes conocidos.
Esta reciente caída fue predicha por la teoría de Einstein, pero esta es la primera vez que los científicos han podido demostrar que realmente sucedió.
«Piense en ello como un río que se convierte en una cascada; hasta ahora, hemos estado mirando el río. Esta es nuestra primera mirada a una cascada», dijo el Dr. Mummery con entusiasmo.
Usando visión de rayos X para observar los núcleos de los agujeros negros
La confirmación de la existencia de la región que se hunde representa un nuevo e interesante avance en el estudio de los agujeros negros. Permite a los investigadores investigar esta zona final a su alrededor y comprender completamente la fuerza de la gravedad.
Como dijo el Dr. Mummery: «Esta última gota de plasma se produce en el borde del agujero negro y muestra la respuesta de la materia a la gravedad en su forma más fuerte posible».
Los astrofísicos llevan mucho tiempo intentando comprender qué sucede cerca de la superficie de un agujero negro mediante el estudio de discos de material que orbitan a su alrededor.
La existencia de una región que se hunde, donde es imposible detener el descenso final hacia un agujero negro, ha sido un tema de debate durante varias décadas.
El descubrimiento de esta región por parte del equipo de Oxford utilizando telescopios de rayos X y datos de la Estación Espacial Internacional resuelve este debate y abre nuevas vías de investigación.
La investigación de los agujeros negros va más allá del horizonte de sucesos
Si bien este estudio se centró en pequeños agujeros negros más cercanos a la Tierra, un segundo equipo de estudio de la Universidad de Física de Oxford forma parte de una iniciativa europea para construir un nuevo telescopio llamado Telescopio milimétrico africano.
Se espera que este telescopio mejore enormemente nuestra capacidad para tomar imágenes directas de los agujeros negros, tanto en el centro de nuestra galaxia como fuera de ella.
El equipo espera observar e fotografiar, por primera vez, los horizontes de sucesos de los grandes agujeros negros, que se cree que atraen material del espacio hacia su centro en forma de espiral a medida que el agujero negro gira.
Representan fuentes de energía casi inimaginables, y observarlas será otro hito en nuestra comprensión de estos magníficos objetos cósmicos.
Demuestre que Einstein tiene razón otra vez
A medida que continuamos ampliando los límites de nuestra comprensión de los agujeros negros, los sorprendentes descubrimientos realizados por el equipo de física de la Universidad de Oxford son un testimonio del poder duradero de la teoría de la gravedad de Einstein.
En resumen, al confirmar la existencia de cascadas de agujeros negros en la región hundida y al revelar las fuerzas gravitacionales más fuertes identificadas hasta ahora en la galaxia, estos investigadores han demostrado un hambre de nuevas formas de explorar los ambientes más extremos del universo.
Con el desarrollo de telescopios avanzados como el Telescopio Milimétrico Africano, nos encontramos al borde de una nueva era en la investigación de los agujeros negros, una que promete revelar los secretos de estos misteriosos gigantes cósmicos y acercarnos a la comprensión de las leyes fundamentales que los gobiernan. el universo. Gobierna nuestro mundo.
El estudio completo se publica en la revista. Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.
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