Imágenes de sombras sintéticas de Sgr A * para un agujero negro Kerr (fila superior) y un agujero negro dilatón no giratorio (fila inferior). En cada caso, el panel de la izquierda se refiere a la imagen producida por las simulaciones magnetohidrodinámicas relativistas generales, mientras que el panel derecho se refiere a la imagen reconstruida después de considerar condiciones de observación realistas. Crédito:Fromm / Younsi / Mizuno / Rezzolla (Frankfurt)
¿Podemos distinguir los agujeros negros? Astrofísicos en Frankfurt, el Instituto Max Planck de Radioastronomía en Bonn, y Nijmegen, colaborando en el proyecto BlackHoleCam, Responda esta pregunta calculando las primeras imágenes de la alimentación de agujeros negros no Einsteinianos:actualmente es difícil diferenciarlos de los agujeros negros estándar.
Sus hallazgos se publican como Publicación Avanzada en Línea (AOP) en el Astronomía de la naturaleza sitio web el 16 de abril de 2018.
Una de las predicciones más fundamentales de la teoría de la relatividad de Einstein es la existencia de agujeros negros. A pesar de la reciente detección de ondas gravitacionales de agujeros negros binarios por LIGO, La evidencia directa usando ondas electromagnéticas sigue siendo difícil de alcanzar y los astrónomos la buscan con radiotelescopios. Por primera vez, colaboradores en el proyecto BlackHoleCam financiado por ERC, incluidos los astrofísicos de la Universidad Goethe de Frankfurt, Instituto Max Planck de Radioastronomía (MPIfR) Bonn, y Radboud University Nijmegen, han comparado imágenes autoconsistentes y realistas de la sombra de un agujero negro supermasivo en crecimiento, como el candidato a agujero negro Sagitario A * (Sgr A *) en el corazón de nuestra Galaxia, tanto en la relatividad general como en una teoría diferente de gravedad. El objetivo era probar si los agujeros negros de Einstein se pueden distinguir de los de las teorías alternativas de la gravedad.
No todos los rayos de luz (o fotones) producidos por la materia que cae sobre un agujero negro quedan atrapados en el horizonte de sucesos, una región del espacio-tiempo de la que nada puede escapar. Algunos de estos fotones llegarán a observadores distantes, de modo que cuando se observa directamente un agujero negro, se espera una "sombra" contra el cielo de fondo. El tamaño y la forma de esta sombra dependerán de las propiedades del agujero negro y de la teoría de la gravedad.
Debido a que las mayores desviaciones de la teoría de la relatividad de Einstein se esperan muy cerca del horizonte de eventos, y dado que las teorías alternativas de la gravedad hacen diferentes predicciones sobre las propiedades de la sombra, Las observaciones directas de Sgr A * representan un enfoque muy prometedor para probar la gravedad en el régimen más fuerte. Hacer tales imágenes de la sombra del agujero negro es el objetivo principal de la colaboración internacional Event Horizon Telescope Collaboration (EHTC), que combina datos de radio de telescopios de todo el mundo.
Científicos del equipo BlackHoleCam en Europa, que forman parte de la EHTC, Ahora hemos ido un paso más allá e investigado si es posible distinguir entre un agujero negro "Kerr" de la gravedad de Einstein y un agujero negro "dilatón", que es una posible solución de una teoría alternativa de la gravedad.
Los investigadores estudiaron la evolución de la materia que cae en los dos tipos muy diferentes de agujeros negros y calcularon la radiación emitida para construir las imágenes. Es más, Las condiciones físicas de la vida real en los telescopios y el medio interestelar se utilizaron para crear imágenes físicamente realistas. "Para capturar los efectos de diferentes agujeros negros utilizamos simulaciones realistas de discos de acreción con configuraciones iniciales casi idénticas. Estas costosas simulaciones numéricas utilizaron códigos de última generación y varios meses en la supercomputadora LOEWE del Instituto, "dice el Dr. Mizuno, autor principal del estudio.
Es más, obviamente, las imágenes de radio esperadas tienen una resolución y una fidelidad de imagen limitadas. Cuando utilice resoluciones de imagen realistas, los científicos encontraron, para su sorpresa, que incluso los agujeros negros altamente no Einsteinianos podrían disfrazarse como agujeros negros normales.
"Nuestros resultados muestran que existen teorías de la gravedad en las que los agujeros negros pueden hacerse pasar por einsteinianos, por lo que es posible que se necesiten nuevas técnicas de análisis de datos EHT para diferenciarlos, "comenta Luciano Rezzolla, profesor de la Universidad Goethe y líder del equipo de Frankfurt. "Si bien creemos que la relatividad general es correcta, como científicos, debemos tener la mente abierta. Afortunadamente, Las observaciones futuras y las técnicas más avanzadas eventualmente resolverán estas dudas, ", concluye Rezzolla.
"En efecto, información independiente de un púlsar en órbita, que estamos buscando activamente, ayudará a eliminar estas ambigüedades, "dice Michael Kramer, director del MPI de Radioastronomía en Bonn. Heino Falcke (profesor de la Universidad de Radboud), quien hace 20 años propuso usar radiotelescopios para obtener imágenes de la sombra de los agujeros negros, es optimista. “Hay pocas dudas de que el EHT eventualmente obtendrá una fuerte evidencia de la sombra de un agujero negro. Estos resultados nos animan a refinar nuestras técnicas más allá del estado actual de la técnica y así obtener imágenes aún más nítidas en el futuro.
