La impresión de este artista muestra una estrella que cruza el horizonte de sucesos de un agujero negro supermasivo ubicado en el centro de una galaxia. El agujero negro es tan grande y masivo que los efectos de las mareas en la estrella son insignificantes, y la estrella se traga entera. Los efectos de las lentes gravitacionales que distorsionan la luz de la estrella no se muestran aquí. Crédito:Mark A. Garlick / CfA
Astrónomos de la Universidad de Texas en Austin y la Universidad de Harvard han puesto a prueba un principio básico de los agujeros negros, mostrando que la materia se desvanece por completo cuando se tira hacia adentro. Sus resultados constituyen otra prueba exitosa para la Teoría de la Relatividad General de Albert Einstein.
La mayoría de los científicos están de acuerdo en que los agujeros negros, entidades cósmicas de tan gran gravedad que nada puede escapar a su control, están rodeados por un llamado horizonte de eventos. Una vez que la materia o la energía se acercan lo suficiente al agujero negro, no puede escapar, será arrastrado hacia adentro. Aunque se cree ampliamente, no se ha probado la existencia de horizontes de eventos.
"Nuestro objetivo aquí es convertir esta idea de un horizonte de eventos en una ciencia experimental, y averiguar si los horizontes de eventos realmente existen o no, "dijo Pawan Kumar, profesor de astrofísica en la Universidad de Texas en Austin.
Se cree que los agujeros negros supermasivos se encuentran en el corazón de casi todas las galaxias. Pero algunos teóricos sugieren que hay algo más allí en su lugar, no un agujero negro, pero un objeto supermasivo aún más extraño que de alguna manera ha logrado evitar el colapso gravitacional a una singularidad rodeada por un horizonte de eventos. La idea se basa en teorías modificadas de la relatividad general, Teoría de la gravedad de Einstein.
Mientras que una singularidad no tiene superficie, el objeto no colapsado tendría una superficie dura. Así que el material se acerca, una estrella, por ejemplo, no caería en un agujero negro, pero golpea esta dura superficie y serás destruido.
El primero de una secuencia de impresiones de dos artistas que muestra un enorme esfera masiva en el centro de una galaxia, en lugar de un agujero negro supermasivo. Aquí una estrella se mueve hacia y luego se estrella contra la superficie dura de la esfera, arrojar escombros. El impacto calienta el lugar de la colisión. Crédito:Mark A. Garlick / CfA
Kumar, su estudiante graduado Wenbin Lu, y Ramesh Narayan, un teórico del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica, he elaborado una prueba para determinar qué idea es la correcta.
"Nuestro motivo no es tanto establecer que hay una superficie dura, "Kumar dijo, "sino para ampliar los límites del conocimiento y encontrar pruebas concretas de que realmente, hay un horizonte de sucesos alrededor de los agujeros negros ".
El equipo descubrió lo que vería un telescopio cuando una estrella golpeara la superficie dura de un objeto supermasivo en el centro de una galaxia cercana:el gas de la estrella envolvería el objeto, brillando durante meses, quizás incluso años.
Una vez que supieron qué buscar, el equipo averiguó con qué frecuencia se debería ver esto en el universo cercano, si la teoría de la superficie dura es cierta.
"Estimamos la tasa de estrellas que caen sobre agujeros negros supermasivos, "Dijo Lu." Casi todas las galaxias tienen una. Solo consideramos los más masivos, que pesan alrededor de 100 millones de masas solares o más. Hay alrededor de un millón de ellos a unos pocos miles de millones de años luz de la Tierra ".
En la impresión de este segundo artista, se muestra una enorme esfera en el centro de una galaxia después de que una estrella haya chocado con ella. Este evento genera enormes cantidades de calor y un aumento dramático en el brillo de la esfera. La falta de observación de este tipo de llamaradas desde el centro de las galaxias significa que este escenario hipotético está casi completamente descartado. Crédito:Mark A. Garlick / CfA
Luego buscaron en un archivo reciente de observaciones de telescopios. Pan-STARRS, un telescopio de 1,8 metros en Hawái, Recientemente completó un proyecto para estudiar la mitad del cielo del hemisferio norte. El telescopio escaneó el área repetidamente durante un período de 3,5 años, buscando "transitorios", cosas que brillan por un tiempo y luego se desvanecen. Su objetivo era encontrar transitorios con la esperada firma luminosa de una estrella que cae hacia un objeto supermasivo y golpea una superficie dura.
"Dada la tasa de estrellas que caen sobre los agujeros negros y la densidad numérica de agujeros negros en el universo cercano, Calculamos cuántos transitorios de este tipo debería haber detectado Pan-STARRS durante un período de funcionamiento de 3,5 años. Resulta que debería haber detectado más de 10 de ellos, si la teoría de la superficie dura es cierta, "Dijo Lu.
No encontraron ninguno.
"Nuestro trabajo implica que algunos, y tal vez todos, los agujeros negros tienen horizontes de eventos y ese material realmente desaparece del universo observable cuando es atraído hacia estos objetos exóticos, como hemos esperado durante décadas, ", Dijo Narayan." La relatividad general ha pasado otra prueba crítica ".
Ahora el equipo propone mejorar la prueba con un telescopio aún más grande:el Large Synoptic Survey Telescope de 8.4 metros (LSST, ahora en construcción en Chile). Como Pan-STARRS, LSST realizará estudios repetidos del cielo a lo largo del tiempo, revelando transitorios, pero con mucha mayor sensibilidad.
Esta investigación ha sido publicada en la edición de junio de la revista Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society .
