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26 de septiembre de 2007

Buscando objetos más extraños que los agujeros negros

Imagen: Duke University

Las ecuaciones de los investigadores sugieren que las lentes gravitacionales podrían llevar a los astrónomos a "singularidades desnudas", si es que tales entidades existen a pesar de estar prohibidas por la "censura cósmica". Investigadores de la Universidad de Duke y la Universidad de Cambridge creen que hay una forma de determinar si algunos agujeros negros no son realmente negros.

Encontrar tales formas desenmascaradas de lo que los físicos llaman singularidad "sacudiría los cimientos de la relatividad general", dijo Arlie Petters, profesor de matemáticas y física en la Universidad de Duke, que trabajó con Marcus Werner, estudiante graduado de astrofísica, en Cambridge, en un informe publicado en la edición online el 24 de septiembre de 2007, de la revista Physical Review D.

"Esto demostraría que la naturaleza tiene sorpresas incluso más extrañas que los agujeros negros", se explayó Petters.

Albert Einstein originalmente teorizó que las estrellas mayores que el Sol pueden colapsar y comprimirse en singularidades, entidades tan confinadas y masivamente densas que las leyes de la física se quiebran dentro de ellas.

Desde entonces, los astrónomos han encontrado pruebas indirectas de estos entes, que son popularmente conocidas como agujeros negros a causa de la "conjetura de la censura cósmica". Esta conjetura afirma que las singularidades "reales" - lo que significa que se pueden formar en la naturaleza - deben siempre ocultarse dentro de una barrera conocida como "horizonte de los eventos", de la cual la luz nunca puede escapar. Esto hace que aparezcan perpetuamente negros para el resto del Universo.

Pero la censura cósmica es "una conjetura abierta que es muy difícil de demostrar y muy difícil de refutar", añadió Petters.

Y, a pesar del apoyo general a la universalidad de los agujeros negros, Kip Thorne y John Preskill, dos expertos en la cosmología de la relatividad del Instituto Tecnológico de California, Caltech, han sugerido durante más de una década que podrían existir singularidades desnudas en ciertos casos. Ahora Petters y Werner han ideado una forma de probar su presencia.

"Los astrónomos no pueden asegurar si todos los agujeros negros son realmente negros, pues nunca han penetrado completamente la materia exterior que rodea tales objetos oscureciéndolos", dijo Petters. Como prueba principal, los científicos sólo pueden apuntar los efectos que el masivo tirón gravitacional que ciertos entes invisibles realizan sobre la materia de alrededor. Esos efectos incluyen emisiones de radiación altamente energética u órbitas extremas de estrellas cercanas.

Petters es un experto en "lentes gravitacionales", otro efecto de la relatividad que permite que fuentes masivas de gravedad separen la luz de objetos astronómicos de fondo en múltiples imágenes.

En informes anteriores en las ediciones de noviembre de 2005 y febrero de 2006 de Physical Review D, Peters y Charles Keeton, de la Universidad Rutgers, sugirieron una forma de usar las lentes gravitacionales para demostrar si la censura cósmica podía ser violada.

Sin embargo, tal evaluación estaba limitada a singularidades sin rotación sólo se consideran posibles en la teoría. Las sospechosas singularidades que los astrónomos han encontrado, hasta ahora, en el espacio parecen girar rápidamente, a veces a más de 1000 veces por segundo.

Por lo tanto, Petters y Werner conformaron un equipo para ver si podrían generalizar tal aplicación de las lentes gravitacionales a todas las singularidades giratorias reales. "Su sorprendente respuesta fue si", dijo Petters.

En un trabajo financiado por la Fundación Nacional de Ciencia, de los Estados Unidos, y el Consejo de Dependencias Tecnológicas, del Reino Unido, la pareja empleó el hallazgo de que los agujeros negros podrían despojarse de su horizonte de eventos y convertirse en una singularidad desnuda si su momento angular (un efecto de su rotación) es mayor que su masa.

Esto se traduciría en una rotación de unas pocas vueltas por segundo, en el caso de un agujero negro con una masa de más de 10 veces la del Sol, según expresó Werner.

En el evento en que se cumplían las condiciones requeridas, los cálculos de Petters y Werner muestran que la gravitación masiva de la singularidad desnuda debería dividir la luz de las estrellas o galaxias de fondo de forma tal que serían potencialmente detectables por los astrónomos, usando los instrumentos existentes o los que pronto estarán disponibles.

Estas formas posibles están descriptas por seis ecuaciones distintas en este estudio que conecta la rotación de la singularidad con las separaciones, alineamientos angulares y brillo de las dos imágenes divididas.

"Si me pregunta si creo que existen las singularidades desnudas, le diré que estoy indeciso", dijo Petters. "En un sentido, espero que no estén ahí. Preferiría tener cubiertos los agujeros negros. Pero tengo la mente lo bastante abierta para contemplar la 'otra' posibilidad".

(jg)

Más información en:
http://www.dukenews.duke.edu/