Cómo el universo es reflejado cerca de los agujeros negros

Imagen de la sombra de un agujero negro - EHT

   MADRID, 19 Jul. (EUROPA PRESS) -

   La expresión matemática exacta de la deformación del espacio en las proximidades de los agujeros negros, donde incluso los rayos de luz pueden curvarse a su alrededor varias veces, ha recibido una explicación.

   El espacio mismo e incluso el tiempo se comportan de forma extraña cerca de los agujeros negros; el espacio está deformado. En las proximidades de un agujero negro, el espacio se curva tanto que los rayos de luz se desvían, y la luz muy cercana puede desviarse tanto que viaja varias veces alrededor del agujero negro. Por lo tanto, cuando observamos una galaxia de fondo distante (o algún otro cuerpo celeste), podemos tener la suerte de ver la misma imagen de la galaxia varias veces, aunque cada vez más distorsionada.

   El mecanismo se muestra en la siguiente figura: Una galaxia distante brilla en todas las direcciones: parte de su luz se acerca al agujero negro y se desvía ligeramente; algo de luz se acerca aún más y rodea el agujero una sola vez antes de escapar hacia nosotros, y así sucesivamente. Mirando cerca del agujero negro, vemos más y más versiones de la misma galaxia, cuanto más cerca del borde del agujero estamos mirando.

   ¿Cuánto más cerca del agujero negro hay que mirar desde una imagen para ver la siguiente? El resultado se conoce desde hace más de 40 años, y es unas 500 veces (para los aficionados a las matemáticas, es más exactamente la "función exponencial de dos pi", escrita e2p).

   Calcular esto es tan complicado que, hasta hace poco, aún no habíamos desarrollado una intuición matemática y física de por qué resulta ser este factor exacto. Pero el estudiante de maestría Albert Sneppen del Cosmic Dawn Center, un centro de investigación básica del Instituto Niels Bohr y DTU Space, ahora ha logrado demostrar por qué.

   "Hay algo fantásticamente hermoso en comprender ahora por qué las imágenes se repiten de una manera tan elegante. Además de eso, brinda nuevas oportunidades para probar nuestra comprensión de la gravedad y los agujeros negros", aclara Albert Sneppen en un comunicado.

EL FACTOR 500

   Probar algo matemáticamente no solo es satisfactorio en sí mismo; de hecho, nos acerca a la comprensión de este maravilloso fenómeno. El factor "500" se deriva directamente de cómo funcionan los agujeros negros y la gravedad, por lo que las repeticiones de las imágenes ahora se convierten en una forma de examinar y probar la gravedad.

   Como característica completamente nueva, el método de Sneppen también puede generalizarse para aplicarse no solo a los agujeros negros "triviales", sino también a los agujeros negros que giran. Lo cual, de hecho, todos lo hacen.

   "Resulta que, cuando gira muy rápido, ya no tienes que acercarte al agujero negro en un factor de 500, sino significativamente menos. De hecho, cada imagen ahora es solo 50, o 5, o incluso hasta solo dos veces más cerca del borde del agujero negro ", explica Albert Sneppen.

   Tener que mirar 500 veces más cerca del agujero negro para cada nueva imagen, significa que las imágenes se "comprimen" rápidamente en una imagen anular, como se ve en la figura de la derecha. En la práctica, las muchas imágenes serán difíciles de observar. Pero cuando los agujeros negros giran, hay más espacio para las imágenes "extra", por lo que podemos esperar confirmar la teoría observacionalmente en un futuro no muy lejano. De esta manera, podemos aprender no solo sobre los agujeros negros, sino también sobre las galaxias detrás de ellos.

   El tiempo de viaje de la luz aumenta, cuantas más veces tiene que dar la vuelta al agujero negro, por lo que las imágenes se "retrasan" cada vez más. Si, por ejemplo, una estrella explota como una supernova en una galaxia de fondo, uno podría ver esta explosión una y otra vez.

   El artículo de Albert Sneppen ha sido aceptado para su publicación en Scientific Reports.