Dos científicos ganaron un premio de 100.000 dólares por describir la estructura y una forma de detectar misteriosas esferas de fotones de agujeros negros. Estas enigmáticas estructuras se forman en los bordes de un agujero negro y podrían revelar la física subyacente que gobierna los objetos más extremos del cosmos.
Alexandru Lupsascade la Universidad de Vanderbilt, y Michael Johnsonde la Universidad de Harvard, ganó el Premio New Horizons en Física «por dilucidar la subestructura y las características universales de los anillos de fotones de los agujeros negros, y su propuesta de detección mediante experimentos interferométricos de próxima generación».
El premio New Horizons lo otorga cada año la Breakthrough Prize Foundation a investigadores que inician su carrera, y el dinero del premio es donado por los multimillonarios tecnológicos Sergey Brin, Priscilla Chan y Mark Zuckerberg, Ma Huateng, Jack Ma, Yuri y Julia Milner, y Anne Wojcicki. . Este año también se concedió un segundo premio a Mikhail Ivanov, del MIT, Oliver Philcox, de la Universidad de Columbia y de la Fundación Simons, y Marko Simonović, de la Universidad de Florencia, por sus trabajos sobre el «colisionador cosmológico» del universo.
Cuando fotones corriente hacia un agujero negro, la mayoría se desvían o (si cruzan su horizonte de sucesos) sumergido permanentemente en el oscuro abismo. Sin embargo, algunas raras partículas de luz evitan este destino: en lugar de eso, navegan por la boca abierta del monstruo cósmico en una serie de órbitas estrechas y, si el agujero negro está girando, roban parte de su energía rotacional para liberarse milagrosamente.
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Detectar estos fotones por primera vez daría a los físicos una visión sin precedentes de los objetos más extremos de nuestro universo, así como de cómo las leyes conocidas de la física se desmoronan en presencia de sus infinitas fuerzas gravitacionales. «La gravedad es el gran misterio. Hasta la fecha no sabemos cómo combinar la teoría de la relatividad general de Einstein, que es la imagen relativista de la gravedad como curvatura del espacio-tiempo, con mecánica cuántica«, la teoría del muy pequeño, Lupsasca, que utilizó relatividad para idear cómo deberían verse los anillos y encontrar los parámetros que los describen, dijo a WordsSideKick.com.
«El problema es que la gravedad es muy débil: es la más débil de todas las fuerzas», dijo Lupsasca. «Así que, para tener una oportunidad de comprender la gravedad cuántica, tenemos que observar dónde la gravedad es más fuerte. Y en ningún lugar la gravedad es más fuerte que alrededor de un agujero negro».
Buscando una lavandería cósmica
Los agujeros negros supermasivos son enormes y miden aproximadamente el ancho del sistema solar, por lo que un fotón puede tardar alrededor de seis días viajando a la velocidad de la luz para completar una órbita. Al final de estos seis días, los fotones pueden realizar un giro en U para realizar otra órbita o volar hacia el agujero negro o alejarse de él. Los fotones que escapan de la gravedad de un agujero negro emergen en forma de un halo ultrafino alrededor del abismo negro puro: una esfera de fotones.
Las esferas de fotones se pueden dividir en anillos aún más pequeños, y la luz que entró en último lugar se anida en bandas casi infinitas dentro de la luz que entró primero. Quitar estas capas revelaría una serie de instantáneas que muestran todos los ángulos del universo circundante, comenzando con el pasado reciente y remontándose hasta los escasos destellos de luz restantes capturados hace eones por el agujero negro.
«Es como una lavandería, recibe luz de todas direcciones, la deja caer y la dispara en todas direcciones», dijo Lupsasca. En un momento dado, sólo caben algunos fotones: «siempre entran más fotones, pero siempre hay algunos que se escapan».
Después de hacer predicciones teóricas sobre cómo deberían verse los anillos, la pareja y sus colegas se propusieron idear formas de medir los halos. Johnson se dio cuenta de que el Telescopio Horizonte de Sucesos (el EHT, que él y otros investigadores habían utilizado para capturar la primera imagen de un agujero negro) era perfecto para esta tarea, si tan sólo la esfera de fotones pudiera distinguirse de la banda borrosa de otros agujeros negros. Luz que fluye desde el agujero negro.
Para lograr esto, razonó Johnson, los investigadores sólo necesitarían colocar el EHT en una matriz con un telescopio más para distinguir la primera banda de la esfera de fotones.
«El milagro es que, y esto no se parece a nada que hayamos estudiado en astronomía, se puede agregar un orbitador que sea suficiente para estudiar el anillo de fotones», dijo Johnson a WordsSideKick.com. «Eso fue simplemente un shock total».
Lupsasca y Johnson están trabajando en una propuesta para que la NASA lance un satélite que lleve el telescopio adicional. Si tienen éxito, podrían obtener la primera imagen de la banda exterior de una esfera de fotones en un plazo de 10 a 15 años. Hacerlo les permitiría no sólo juzgar el tamaño del horizonte de sucesos de un agujero negro y su giro sino también, una vez que hayan medido una segunda banda, probar algunas de las teorías más radicales de la física.
«Este anillo de fotones proviene de lo más cerca que se puede ver del borde visible del universo observable», dijo Lupsasca. «Si eso no es suficiente para excitarte, no sé qué te saca de la cama».
Esta nota es parte de la red de Wepolis y fué publicada por Lorena Milanovic el 2023-09-14 13:35:50 en:
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