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Las ramificaciones del agujero negro podrían hacer que la radiación de Hawking fuera detectable con los telescopios actuales

Las ramificaciones del agujero negro podrían hacer que la radiación de Hawking fuera detectable con los telescopios actuales

Durante las fusiones turbulentas de agujeros negros, los agujeros negros más pequeños llamados cóndilos pueden producir radiación de Hawking detectable.

Los agujeros negros son famosos por su intensa gravedad, que es tan fuerte que nada, ni siquiera la luz, puede escapar una vez que atraviesa su superficie, lo que se llama horizonte de sucesos, el punto sin retorno.

Pero según la popular teoría desarrollada por Stephen Hawking, los agujeros negros no son agujeros negros completos. En realidad, emiten radiación, llamada radiación de Hawking, debido a efectos cuánticos en los que las partículas se crean directamente desde el espacio vacío sobre el horizonte de sucesos. Como resultado, se espera que los agujeros negros pierdan masa con el tiempo y eventualmente se evaporen por completo.

Si bien la radiación de Hawking es una predicción bien aceptada, aún no se ha observado directamente debido a su naturaleza increíblemente débil, especialmente en el caso de los grandes agujeros negros astrofísicos. Además, el tiempo que tarda un agujero negro en evaporarse es mucho mayor que la edad actual del universo.

Un estudio reciente ha sugerido que durante fusiones turbulentas de agujeros negros o estrellas de neutrones se podrían producir agujeros negros más pequeños, llamados cóndilos, que pueden emitir radiación de Hawking que puede detectarse con la tecnología actual debido a su pequeño tamaño.

“Fue una sorpresa cuando descubrimos que los fragmentos de un agujero negro pueden irradiar por encima de las capacidades de detección del actual […] Telescopios en la Tierra”, dijo Giacomo Cacciapaglia, autor principal del estudio de la Universidad de Lyon-Claude Bernard 1 en Francia. Él dijo En un artículo publicado en Phys.org.

Fusiones, cóndilos y radiación de Hawking

En 1974, Stephen Hawking revolución Entendemos los agujeros negros combinando la teoría de la relatividad general de Einstein y la teoría cuántica de la radiación. Predijo que el campo gravitacional del agujero negro crearía partículas -en su mayoría fotones- directamente desde el vacío del espacio.

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Aunque innovadora, la teoría de Hawking también sugirió que esta radiación de los típicos agujeros negros, que se forman a partir del colapso de estrellas, sería indetectable. Porque la intensidad de esta radiación es inversamente proporcional (a la cuarta potencia) a la masa del agujero negro, lo que la hace excepcionalmente débil e indetectable mediante detectores de corriente.

Esto hace que la radiación del agujero negro sea mucho más débil de lo que puede detectarse con detectores terrestres.

en Preimpresión En el estudio, que aún no ha sido revisado por pares, el equipo describió la formación de migas de agujeros negros, pero no proporcionó detalles sobre todos los aspectos de su formación debido a la complejidad de las ecuaciones de Einstein. En cambio, tuvieron en cuenta las diferentes masas y números posibles de estos objetos generados durante colisiones tan violentas.

Descubrieron que las descargas de masas de asteroides, que se producirían después de la fusión de agujeros negros reales, liberarían su energía en unas pocas horas (no durante la vida útil del universo como en el caso de los agujeros negros del tamaño de estrellas), lo que daría lugar a ultra -explosiones rápidas. Los rayos gamma de alta energía, similares a los de las explosiones de supernovas, se han registrado con éxito utilizando detectores terrestres como Hesse, HAWCY Lazo.

«Si se observa la señal propuesta, tendremos que cuestionar el conocimiento actual sobre la naturaleza de los agujeros negros y su producción», dijo Cacciapaglia.

La teoría de Hawking no trata del proceso de formación de un agujero negro, sino sólo de que un agujero negro que ya está formado emitirá radiación. Al analizar las fusiones de agujeros negros, normalmente no se tiene en cuenta la posibilidad de que se produzcan picaduras, lo que significa que si se pudiera observar su radiación, esto no sólo confirmaría las predicciones de Hawking, sino que también probaría la existencia de picaduras.

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Además, estudiar esta radiación podría mejorar nuestra comprensión de la gravedad cuántica, una teoría muy solicitada en la física teórica moderna. Los cálculos de Hawking trataron los agujeros negros utilizando la relatividad general clásica, que no incluye la gravedad cuántica. Por lo tanto, cualquier diferencia entre la radiación observada y las predicciones de Hawking podría revelar estos efectos cuánticos en la gravedad.

Una teoría interesante sobre la existencia de migas de agujeros negros.

Aunque este concepto es interesante, no todo el mundo está convencido de que los bocados sean la respuesta a las predicciones de Hawking.

«En mi opinión, no existe ninguna teoría viable que conduzca a la formación de tales ‘cóndilos’, y es poco probable que existan», afirma Badri Krishnan, profesor de física en la Universidad de Radboud que no participó en el estudio. , dijo en un correo electrónico.

Además, el equipo asumió que todos los cóndilos tienen la misma masa y no giran. Teniendo en cuenta lo que sabemos sobre los agujeros negros de masa estelar, esto es poco probable, aunque no se espera que cambie radicalmente la intensidad de la emisión de las picaduras.

«Desde el punto de vista de la observación, es bueno intentar buscarlos y poner restricciones a sus propiedades, y en este sentido las suposiciones sobre masas y espín son importantes», continuó Krishnan. «Con el tiempo, espero que las observaciones de LIGO impongan restricciones más estrictas sobre la masa máxima posible de tales trozos».

A pesar de estos desafíos, los autores siguen siendo optimistas de que pronto serán posibles comparaciones detalladas para ayudar a determinar si los agujeros negros emiten radiación como predijo Hawking, proporcionando una nueva y poderosa forma de estudiar partículas e interacciones fundamentales.

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Referencia: Giacomo Cacciapaglia et al., Medición de la radiación de Hawking a partir de fragmentos de agujeros negros en fusiones astrofísicas de agujeros negrosArXiv (2024). doi: 10.48550/arxiv.2405.12880

Crédito de la imagen: Inspirito en Pixabay