El horizonte de eventos de un agujero negro.

¿Por qué son tan fascinantes los horizontes de eventos?

Simulación de un agujero negro en acreción, el horizonte de eventos está en el centro de la imagen, y alrededor de la sombra se puede ver un disco de acreción que gira.
Créditos: Bronzwaer/Davelaar/Moscibrodzka/Falcke/Universidad Radboud

Aunque la teoría de la relatividad general de Einstein había predicho la existencia de horizontes de eventos alrededor de los agujeros negros, hasta ahora los telescopios no tenían capacidad de resolución suficiente para “ver” un agujero negro. Y pese a que los horizontes de eventos pueden tener varios millones de kilómetros de diámetro, los agujeros negros son esquivos. Están muy lejos, y muchas veces ocultos detrás de grandes cantidades de gas y polvo interestelares. El agujero negro supermasivo de nuestra galaxia, que se encuentra a 26.000 años luz de nosotros y es conocido como Sagitario A*, es un agujerito diminuto en el cielo.

Al combinar diferentes telescopios repartidos por la Tierra, los interferómetros Event Horizon Telescope (EHT) y Global mm-VLBI Array (GMVA) pueden alcanzar la resolución necesaria para ver ese diminuto agujero en Sagitario A*. Sin duda alguna se trata de observaciones muy emocionantes, pues nos permitirán estudiar mejor los agujeros negros, así como poner a prueba la teoría de la relatividad general de Einstein.

"La relatividad general de Einstein ya tiene unos cien años y es muy poco intuitiva, y a pesar de eso ha logrado superar todas las pruebas”, explica Ciriaco Goddi, astrónomo de EHT. “Sin embargo, no se han hecho estas pruebas en campos gravitacionales tan intensos”.

Uno de los grandes problemas de la física es que las teorías de la relatividad general y la mecánica cuántica parecen ser incompatibles. Para solucionarlo, los físicos tienen que estudiar los lugares donde esas teorías se contradicen o se desmienten. No obstante, muchos creen que los efectos cuánticos no se observarán en el horizonte de eventos de un agujero negro supermasivo, pues serían importantes solo cerca del horizonte de agujeros negros más livianos (cerca de 10 microgramos), que no se sabe si existen realmente. Pero algunos científicos creen que se obtendrán resultados distintos de los que predice la relatividad general clásica incluso cerca de los horizontes de eventos de los agujeros negros supermasivos, que podrían ser observables con EHT.

Esta infografía muestra una simulación del chorro (rojo brillante) de un agujero negro y el disco de acreción que lo rodea, con imágenes simuladas de las tres posibles formas de la sombra del horizonte de eventos.
La primera es la sombra circular normal que predice la teoria general de la relatividad, la segunda es la sombra achatada por el ecuador y la tercera es la sombra achatada por los polos.
Créditos: ESO/N. Bartmann/A. Broderick/C.K. Chan/D. Psaltis/F. Ozel

"De haber una variación en las predicciones de Einstein cerca del agujero negro, donde la gravedad alcanza su fuerza máxima, necesitaríamos una nueva teoría de la gravedad," comenta Goddi. "Eso significa que tendríamos que describir el tiempo y el espacio en otros términos”.

La relatividad general predice que la “sombra” de un agujero negro es circular, pero según otras teorías, podría ser “aplastada” en el eje vertical (ovalada) o bien en el eje horizontal (achatada). Por lo tanto, estudiar la sombra permite poner a prueba tanto la relatividad general como las demás teorías. Y como el diámetro de la sombra de un agujero negro es proporcional a su masa, los astrónomos podrían calcular la masa.

La astrónoma de ALMA Violette Impellizzeri agrega: “Creemos que hay un agujero negro supermasivo en el centro de cada galaxia. Pero los pormenores de estos agujeros negros siguen siendo un misterio. Sin embargo, tenemos que preguntarnos por qué hay un agujero negro supermasivo en el centro de cada galaxia. Y ha quedado cada vez más claro que los agujeros negros desempeñan un papel fundamental en la formación de las galaxias y en la forma en que evolucionaron. Para entender todo esto, el vínculo entre los agujeros negros, las galaxias y el Universo es crucial”.

Las observaciones VLBI realizadas con EHT y GMVA permitirán hacer grandes hallazgos y contribuirán a resolver los principales problemas de la teoría.

Créditos: ESO.

Publicado en ESO el 02 de Mayo del 2017.