La luz de la galaxia de fondo rodea un agujero negro un número creciente de veces, cuanto más cerca pasa el agujero, y por tanto vemos la misma galaxia en varias direcciones. Crédito:Peter Laursen
En las proximidades de los agujeros negros, el espacio está tan deformado que incluso los rayos de luz pueden curvarse a su alrededor varias veces. Este fenómeno puede permitirnos ver múltiples versiones de lo mismo. Si bien esto se sabe desde hace décadas, solo ahora tenemos un exacto, expresión matemática, gracias a Albert Sneppen, estudiante del Instituto Niels Bohr. El resultado, que incluso es más útil en agujeros negros realistas, acaba de ser publicado en la revista Informes científicos .
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 eso, 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 distorsionado.
Galaxias en múltiples versiones
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; una luz se acerca aún más y rodea el agujero una sola vez antes de escapar hacia nosotros, etcétera. Mirando cerca del agujero negro vemos cada vez 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 unas 500 veces (para los aficionados a las matemáticas, es más exactamente la "función exponencial de dos pi, "escrito e2π).
Un disco de gas brillante se arremolina en el agujero negro "Gargantua" de la película Interstellar. Debido a que el espacio se curva alrededor del agujero negro, es posible mirar alrededor de su lado más alejado y ver la parte del disco de gas que de otro modo estaría oculta por el agujero. Nuestra comprensión de este mecanismo ha sido incrementada por el estudiante de maestría danés en NBI, Albert Sneppen. Crédito:interstellar.wiki/CC BY-NC License
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 usando algo inteligente, trucos matemáticos, Albert Sneppen, estudiante de maestría del Cosmic Dawn Center, un centro de investigación básica del Niels Bohr Institute 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, proporciona nuevas oportunidades para poner a prueba nuestra comprensión de la gravedad y los agujeros negros, "Aclara Albert Sneppen.
Probar algo matemáticamente no solo es satisfactorio en sí mismo; Por supuesto, 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.
Agujeros negros giratorios
Como característica completamente nueva, El método de Sneppen también se puede generalizar para aplicar no solo a los agujeros negros "triviales", sino también a los agujeros negros que giran. Cuales, De hecho, Todos lo hacen.
La situación vista "cara a cara", es decir, cómo lo observaríamos realmente desde la Tierra. Las imágenes adicionales de la galaxia se comprimen y distorsionan cada vez más, cuanto más de cerca miramos el agujero negro. Crédito:Peter Laursen
"Resulta que cuando gira muy rápido, ya no tienes que acercarte al agujero negro en un factor de 500, pero significativamente menos. De hecho, cada imagen tiene ahora solo 50, o 5, o incluso hasta 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 este modo, podemos aprender no solo sobre los agujeros negros, pero también 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 vuelven cada vez más "retrasadas". 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, acaba de ser aceptado para su publicación en Informes científicos , se titula "Reflexiones divergentes alrededor de la esfera de fotones de un agujero negro".
