Los científicos han revelado nuevos conocimientos sobre el comportamiento de los agujeros negros con investigaciones que demuestran cómo se puede simular un fenómeno llamado retroacción.

El equipo de la Universidad de Nottingham ha utilizado su simulación de un agujero negro, que involucre un tanque de agua especialmente diseñado, para esta última investigación publicada en Cartas de revisión física . Este estudio es el primero en demostrar que la evolución de los agujeros negros resultante de los campos que los rodean se puede simular en un experimento de laboratorio.

Los investigadores utilizaron un simulador de tanque de agua que consiste en un vórtice de drenaje, como el que se forma al tirar del tapón de la bañera. Esto imita un agujero negro, ya que una ola que se acerca demasiado al desagüe es arrastrada por el orificio del tapón, incapaz de escapar. Sistemas como estos se han vuelto cada vez más populares durante la última década como un medio para probar fenómenos gravitacionales en un entorno de laboratorio controlado. En particular, La radiación de Hawking se ha observado en un experimento de agujero negro analógico con óptica cuántica.

Usando esta técnica, los investigadores demostraron por primera vez que cuando las ondas se envían a un agujero negro analógico, las propiedades del propio agujero negro pueden cambiar significativamente. El mecanismo subyacente a este efecto en su experimento particular tiene una explicación notablemente simple. Cuando las olas se acercan al desagüe, efectivamente empujan más agua por el orificio del tapón, lo que hace que disminuya la cantidad total de agua contenida en el tanque. Esto da como resultado un cambio en la altura del agua, que en la simulación corresponde a un cambio en las propiedades del agujero negro.

Autor principal, El investigador postdoctoral Dr. Sam Patrick de la Facultad de Ciencias Matemáticas de la Universidad de Nottingham explica:"Durante mucho tiempo, No estaba claro si la reacción daría lugar a cambios mensurables en los sistemas analógicos donde se impulsa el flujo de fluido, por ejemplo, usando una bomba de agua. Hemos demostrado que los agujeros negros analógicos, como sus contrapartes gravitacionales, son intrínsecamente sistemas de reacción inversa. Demostramos que las ondas que se mueven en una bañera drenante empujan el agua por el orificio del tapón, modificando significativamente la velocidad de drenaje y, en consecuencia, cambiando la atracción gravitacional efectiva del agujero negro analógico.

Lo que realmente nos sorprendió es que la reacción es lo suficientemente grande como para que la altura del agua en todo el sistema baje tanto que se puede ver a simple vista. Esto fue realmente inesperado. Nuestro estudio allana el camino para sondear experimentalmente las interacciones entre las ondas y los espaciotiempo por los que se mueven. Por ejemplo, este tipo de interacción será crucial para investigar la evaporación de los agujeros negros en el laboratorio ".

La investigación de agujeros negros en la Universidad de Nottingham ha recibido recientemente un impulso de financiación de £ 4,3 millones para un proyecto de tres años que tiene como objetivo proporcionar más información sobre la física del universo temprano y los agujeros negros.

El equipo de investigación utilizará simuladores cuánticos para imitar las condiciones extremas del universo temprano y los agujeros negros. El equipo de Nottingham utilizará un nuevo laboratorio estatal para configurar un novedoso sistema optomecánico superfluido híbrido para imitar los procesos cuánticos de los agujeros negros en el laboratorio.