Un equipo internacional de investigadores, incluido el profesor Badri Krishnan de la Universidad de Radboud, ha verificado una importante propiedad de los agujeros negros conocida como el teorema de la ausencia de pelo mediante observaciones de ondas gravitacionales. Su investigación se publica en la revista Physical Review Letters. .
Es un hecho notable de la naturaleza que los agujeros negros son objetos extremadamente simples. De hecho, cada agujero negro de nuestro universo se describe completamente con sólo dos números:su masa y su momento angular (o "giro"). Esto no es cierto para las estrellas o planetas normales, que están formados por distribuciones de materia mucho más complejas.
Al igual que cualquier otra estrella, los agujeros negros tienen "modos casi normales". Esto resultará familiar para la mayoría de los lectores como propiedad de una campana:cuando se golpea con un martillo, la campana emite un espectro de tonos que se desvanecen lentamente con el tiempo. Estos tonos están determinados por muchos factores como la forma de la campana, el material particular del que está hecha, etc.
De manera similar, un agujero negro perturbado emite un espectro característico de señales de ondas gravitacionales que tienen frecuencias específicas y se desvanecen con el tiempo. A la luz del teorema de la ausencia de pelo, el espectro del modo cuasi normal de un agujero negro debe estar muy restringido, ya que todo el espectro también debe estar determinado por sólo dos números.
Por lo tanto, cuando recibimos la señal de onda gravitacional de una estrella que incluye al menos dos modos cuasi normales, podemos usar esta propiedad para determinar si en realidad es un agujero negro o no.
Para verificar esta propiedad de los agujeros negros, el equipo volvió a analizar los datos de la señal de la onda gravitacional de un evento de fusión binaria de agujeros negros conocido como GW190521. Este evento fue detectado por los observatorios LIGO y Virgo en mayo de 2019.
Utilizando técnicas más sensibles, descubrieron una sorpresa escondida en los datos:un segundo modo cuasi normal mucho más débil que no se había detectado en análisis anteriores. Esto fue una gran sorpresa, ya que se pensaba que tales detecciones requerirían detectores mucho más sensibles que no estarían disponibles hasta mediados de la década de 2030.
"Hace más de 20 años propusimos este tipo de observaciones como medio para comprobar la naturaleza de los agujeros negros", afirma Badri Krishnan. "En aquel momento no creíamos que los detectores LIGO y Virgo actuales fueran capaces de observar múltiples modos de timbre. Por eso estos resultados son especialmente gratificantes para mí.
"Hasta ahora no hemos encontrado desviaciones de las predicciones de la relatividad general y Einstein sigue teniendo razón. Nuestro análisis muestra que las frecuencias y los tiempos de amortiguación de los modos cuasi normales son consistentes con las predicciones de la relatividad general."
Más información: Collin D. Capano et al, Espectro cuasinormal multimodo de un agujero negro perturbado, Cartas de revisión física (2023). DOI:10.1103/PhysRevLett.131.221402
Información de la revista: Cartas de revisión física
Proporcionado por la Universidad de Radboud
