Un análogo creado en laboratorio de un agujero negro ha proporcionado nueva evidencia circunstancial de que estos misteriosos objetos cósmicos emiten corrientes de gas de partículas cargadas, informa Science Alert, citando un nuevo estudio científico publicado en la revista Nature. Los físicos afirman que el análogo de un agujero negro que crearon tiene una temperatura, que es un requisito previo para la radiación del mismo nombre, predicha por Stephen Hawking.
Los agujeros negros no emiten nada. ¿O irradia?
Según la relatividad general (GR), nada puede escapar de un agujero negro. Su fuerza gravitacional es tan grande que incluso la luz, la cosa más rápida del Universo, no puede desarrollar la velocidad suficiente para escapar de su influencia. Así, según la relatividad general, los agujeros negros no pueden emitir ningún tipo de radiación electromagnética.
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Sin embargo, la teoría de Hawking de 1974 sugirió que si se añadían las reglas de la mecánica cuántica a la pregunta, los agujeros negros podrían emitir algo. Es un tipo teórico de radiación electromagnética que lleva el nombre del propio Hawking.
Esta radiación hipotética se asemeja a la radiación del cuerpo negro generada por la temperatura de un agujero negro, que es inversamente proporcional a su masa. Los científicos aún no han podido encontrarlo directamente. Las primeras fotografías reales del agujero negro se tomaron recientemente, por lo que todo está por delante. Sin embargo, los físicos creen que esta radiación, si existe, sería demasiado débil para ser encontrada con nuestros instrumentos científicos modernos.
Medir la temperatura de un agujero negro también es un desafío. Un agujero negro con la masa del Sol tendrá una temperatura de solo 60 nanokelvin. La radiación cósmica de fondo de microondas que absorberá será mucho mayor que la radiación de Hawking que emitiría. Además, cuanto mayor sea el tamaño del agujero negro, menor será su temperatura.
Para probar la hipótesis de Hawking, los físicos de la Universidad Técnica de Israel realizaron un experimento con el "análogo" más cercano de un agujero negro, que se ha creado con éxito en condiciones de laboratorio hasta la fecha.
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¿Es real la radiación de Hawking?
Fue inventado por el físico israelí Jeff Steinhower en 2016 y es un condensado Bose de átomos de rubidio fríos (enfriado hasta casi el cero absoluto), en uno de los cuales los átomos se mueven a velocidad supersónica, y en el otro se mueven muy lentamente. A medida que se mueve, el condensado crea un llamado agujero negro acústico, que atrapa el sonido (fonones) en lugar de la luz (fotones). Los cuantos de sonido que entran en esta zona atraviesan una especie de "horizonte de eventos acústicos", ya que ya no pueden salir de ella. Al estudiar las características del análogo acústico de un agujero negro, los expertos llegaron a la conclusión de que estaban cerca de los modelos teóricos que implicaban la presencia de radiación de Hawking.
Incluso durante el experimento en 2016, Steinhower y sus colegas pudieron demostrar que en la región del horizonte de eventos acústicos de su análogo de un agujero negro, pueden surgir un par de fonones entrelazados, uno de los cuales es repelido por átomos de un condensado de Bose que fluye lentamente hacia el espacio, creando en realidad el efecto de radiación Hawking. Al mismo tiempo, otro fonón de un par puede ser absorbido por un análogo de un agujero negro debido a un condensado de alta velocidad.
Cabe señalar que a principios de este año, otro grupo de físicos israelíes del Instituto Weizmann, dirigido por Ulf Leonhardt, creó su propio análogo de un agujero negro, que utilizó tecnología de fibra óptica como base para el horizonte de eventos. Luego, los científicos consideraron que un resultado observado similar era una anomalía estadística. Sin embargo, un nuevo experimento del grupo de Steinhauer demostró que este no es el caso. El resultado del nuevo experimento mostró una vez más que un fotón puede arrojarse a un espacio hipotético, mientras que otro puede ser absorbido por un hipotético agujero negro. Leonhardt ya ha comentado sobre el éxito del grupo Steinhower:
La evidencia de que Hawking tenía razón está creciendo, pero este nuevo método para determinar la temperatura de un agujero negro analógico podría ayudar a obtener una comprensión más profunda de la termodinámica de un agujero negro.
Nikolay Khizhnyak
