Prueban con éxito una teoría de Stephen Hawking sobre agujeros negros

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Tras 5 años de trabajo, investigadores del Instituto de Tecnología Technion de Haifa, Israel, han probado en un laboratorio que, efectivamente, se cumple la teoría establecida por el científico británico.

 

Científicos han logrado imitar en un laboratorio el funcionamiento de un agujero negro a pequeña escala utilizando ondas de sonido en lugar de luz para probar la llamada teoría de radiación de Hawking. Postulada en 1976 por Stephen Hawking, la teoría asegura que los agujeros negros emiten unas partículas por efecto de la mecánica cuántica. Tras 5 años de trabajo, investigadores del Instituto de Tecnología Technion de Haifa, Israel, han probado en un laboratorio que, efectivamente, se cumple la teoría establecida por el científico británico.

Los agujeros negros son concentraciones masivas de materia que surgen tras la explosión o colapso de una estrella u otro cuerpo celeste masivo. Se cree que su campo de gravedad es tan potente que no hay nada que escape a su zona de influencia, una frontera conocida como horizonte de sucesos. Sin embargo, Hawking postuló que sí podía existir una partícula que escapara la gravedad del agujero negro, un fenómeno al que llamó radiación de Hawking.

Para probar esa teoría, científicos han imitado en un laboratorio un agujero negro que, en lugar de luz, atrapa ondas de sonido a través de un fluido extremadamente frío. Lo hizo en el 2009 el físico Jeff Steinhauer, del Instituto de Tecnología Technion, en Israel. Tras años de investigación de los resultados, los investigadores aseguran que efectivamente han logrado probar la teoría de Hawking. Las conclusiones se publican ahora en un estudio en la revista científica Nature Physics.

Steinhauer y su equipo crearon un modelo de agujero negro utilizando condesados de Bose-Einstein, un estado cuántico de la materia a muy baja temperatura en el que un grupo de átomos se comportan como un átomo individual. Los científicos utilizaron un láser para atrapar el condensado de Bose-Einstein en un tubo y otro para acelerarlo a una velocidad mayor de la del sonido. El efecto creaba dos horizontes: uno exterior, con el líquido a velocidad supersónica, y otro interior, a menor velocidad. Este fenómeno crea a su vez pares de partículas de sonido, o fonones. Una de esas partículas escapa el horizonte de eventos, y la otra se queda atrapada en el interior. Algo que probaría la radiación de Hawking.

En declaraciones a New Scientist, Steinhauer asegura que el experimento prueba que "la idea de Hawking funciona. Un agujero negro debería producir radiación de Hawking", explica. Sin embargo, no todos los investigadores en la comunidad científica están de acuerdo. Muchos señalan que este método de imitar un agujero negro en el laboratorio solo es capaz de detectar una frecuencia de la radiación, por lo que quedan muchas dudas abiertas. Aún así, es un enorme avance en física para entender mejor cómo funciona el Universo y uno de sus fenómenos más desconocidos: los agujeros negros.

Luz y oscuridad libran batalla épica en el espacio

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El Telescopio Nuclear Espectroscópico (NuSTAR) de la NASA detectó que la corona, una nube de partículas que viaja a la velocidad de la luz, fue atraída al centro del agujero.

A medida que la corona se acercaba, el campo de gravedad del hoyo
negro atrajo la luz de los rayos X que emitía, lo que resultó en que dicha luz se estirara.

El sitio especializado Universe Today señaló que este fenónemo demuestra que la gravedadpuede alterar el espacio y el tiempo, como lo indicaba la teoría de la relatividad de Einstein.

Asimov-15. ¿Qué es un agujero negro?

Para entender lo que es un agujero negro empecemos por una estrella como el Sol. El Sol tiene un diámetro de 1.390.000 kilómetros y una masa 330.000 veces superior a la de la Tierra. Teniendo en cuenta esa masa y la distancia de la superficie al centro se demuestra que cualquier objeto colocado sobre la superficie del Sol estaría sometido a una atracción gravitatoria 28 veces superior a la gravedad terrestre en la superficie.
Una estrella corriente conserva su tamaño normal gracias al equilibrio entre una altísima temperatura central, que tiende a expandir la sustancia estelar, y la gigantesca atracción gravitatoria, que tiende a contraerla y estrujarla.
Si en un momento dado la temperatura interna desciende, la gravitación se hará dueña de la situación. La estrella comienza a contraerse y a lo largo de ese proceso la estructura atómica del interior se desintegra. En lugar de átomos habrá ahora electrones, protones y neutrones sueltos. La estrella sigue contrayéndose hasta el momento en que la repulsión mutua de los electrones contrarresta cualquier contracción ulterior.
La estrella es ahora una «enana blanca». Si una estrella como el Sol sufriera este colapso que conduce al estado de enana blanca, toda su masa quedaría reducida a una esfera de unos 16.000 kilómetros de diámetro, y su gravedad superficial (con la misma masa pero a una distancia mucho menor del centro) sería 210.000 veces superior a la de la Tierra.
En determinadas condiciones la atracción gravitatoria se hace demasiado fuerte para ser contrarrestada por la repulsión electrónica. La estrella se contrae de nuevo, obligando a los electrones y protones a combinarse para formar neutrones y forzando también a estos últimos a apelotonarse en estrecho contacto. La estructura neutrónica contrarresta entonces cualquier ulterior contracción y lo que tenemos es una «estrella de neutrones», que podría albergar toda la masa de nuestro sol en una esfera de sólo 16 kilómetros de diámetro. La gravedad superficial sería 210.000.000.000 veces superior a la de la Tierra.
En ciertas condiciones, la gravitación puede superar incluso la resistencia de la estructura neutrónica. En ese caso ya no hay nada que pueda oponerse al colapso. La estrella puede contraerse hasta un volumen cero y la gravedad superficial aumentar hacia el infinito.
Según la teoría de la relatividad, la luz emitida por una estrella pierde algo de su energía al avanzar contra el campo gravitatorio de la estrella. Cuanto más intenso es el campo, tanto mayor es la pérdida de energía, lo cual ha sido comprobado experimentalmente en el espacio y en el laboratorio.
La luz emitida por una estrella ordinaria como el Sol pierde muy poca energía. La emitida por una enana blanca, algo más; y la emitida por una estrella de neutrones aún más. A lo largo del proceso de colapso de la estrella de neutrones llega un momento en que la luz que emana de la superficie pierde toda su energía y no puede escapar.
Un objeto sometido a una compresión mayor que la de las estrellas de neutrones tendría un campo gravitatorio tan intenso, que cualquier cosa que se aproximara a él quedaría atrapada y no podría volver a salir. Es como si el objeto atrapado hubiera caído en un agujero infinitamente hondo y no cesase nunca de caer. Y como ni siquiera la luz puede escapar, el objeto comprimido será negro. Literalmente, un «agujero negro».
Hoy día los astrónomos están buscando pruebas de la existencia de agujeros negros en distintos lugares del universo.

Referencia: 100 Preguntas Básicas sobre la Ciencia, © 1973 by Isaac Asimov