Ciencias

Los físicos teóricos argumentan que los agujeros negros admiten estructuras de vórtice

Bosquejo de un agujero negro con múltiples vórtices. Los colores indican orientación, con líneas de campo magnético atrapadas asociadas en negro. Crédito: Dvali et al.

Los agujeros negros son objetos astronómicos con fuerzas gravitatorias extremadamente fuertes, de las que ni siquiera la luz puede escapar. Si bien la idea de los cuerpos que atrapan la luz existe desde el siglo XVIII, la primera observación directa de agujeros negros tuvo lugar en 2015.


Desde entonces, los físicos han llevado a cabo numerosos estudios teóricos y experimentales con el objetivo de comprender mejor estos fascinantes objetos cosmológicos. Esto ha llevado a muchos descubrimientos y teorías sobre las características, propiedades y dinámicas únicas de agujeros negros.

Investigadores de la Ludwig-Maximilians-Universität y del Max-Planck-Institut für Physik llevaron a cabo recientemente un estudio teórico que explora la posible existencia de vórtices en los agujeros negros. Su artículo, publicado en Cartas de revisión físicamuestra que los agujeros negros teóricamente deberían admitir vórtice estructuras

«Recientemente, se ha introducido una nueva estructura cuántica para los agujeros negros, concretamente en términos de condensados ​​de gravitón de Bose-Einstein (los cuantos de la gravedad misma),», dijo a Phys Florian Kühnel, uno de los investigadores que llevó a cabo el estudio. org. «Hasta que se publicó nuestro artículo, los agujeros negros giratorios no se habían estudiado a fondo dentro de este marco. Sin embargo, es posible que no solo existan, sino que también sean la regla y no la excepción».

Kühnel y sus colegas Gia Dvali y Michael Zantedeschi realizaron varios cálculos basados ​​en teorías físicas existentes, en particular el modelo cuántico de agujeros negros recién concebido basado en condensados ​​de gravitón de Bose-Einstein. El principal objetivo de su estudio era examinar los agujeros negros en rotación a nivel cuántico, para determinar si realmente admitirían estructuras de vórtice.

«Como los condensados ​​rotatorios de Bose-Einstein se han sometido a intensos estudios de laboratorio, se sabe que admiten una estructura de vórtice si giran lo suficientemente rápido», dijo Kühnel. «Tomamos esto como una invitación para buscar estas estructuras también en modelos de agujeros negros giratorios, y de hecho las encontramos».

Kühnel y sus colegas demostraron que un agujero negro en rotación extrema puede describirse como un condensado de gravitón con vorticidad. Esto está en línea con estudios previos que sugieren que los agujeros negros extremos son estables frente a la llamada evaporación de Hawking (es decir, la radiación de cuerpo negro que se cree que se libera de la superficie exterior de un agujero negro u horizonte de eventos).

Además, los investigadores demostraron que, en presencia de cargas en movimiento, el vórtice general del agujero negro atrapa un flujo magnético del campo de medición, lo que daría lugar a emisiones características que podrían observarse experimentalmente. Las predicciones teóricas del equipo pueden abrir nuevas posibilidades para observar nuevos tipos de materia, incluida la materia oscura milicargada.

«La vorticidad es una característica completamente nueva de los agujeros negros, que se encuentran en el nivel clásico (es decir, si cerramos los ojos sobre su estructura cuántica) completamente caracterizados por tres entidades: masa, rotación y carga», dijo Kühnel. «Esto es lo que hemos aprendido en los libros, hasta ahora. Hemos demostrado que necesitamos agregar vorticidad».

La existencia teórica del equipo de vórtices en los agujeros negros ofrece una posible explicación de la falta de radiación de Hawking para los agujeros negros de espín máximo. En el futuro, esta teoría podría allanar el camino para nuevas observaciones experimentales y conclusiones teóricas.

Por ejemplo, las estructuras de vórtices de agujeros negros pueden explicar los campos magnéticos extremadamente fuertes que emergen de los núcleos galácticos activos en nuestro universo. Además, podrían estar en la raíz de casi todos los campos magnéticos galácticos conocidos.

«Acabamos de establecer el campo de vorticidad del agujero negro», agregó Kühnel. «Hay muchas preguntas importantes y emocionantes que abordar, incluidas las aplicaciones mencionadas anteriormente y aspectos cuánticos emocionantes del espacio-tiempo».


Los agujeros negros obtienen nuevos poderes cuando giran lo suficientemente rápido


Mas informaciones:
Gia Dvali et al, Vórtices en agujeros negros, Cartas de revisión física (2022). DOI: 10.1103/PhysRevLett.129.061302

© 2022 Ciencia X Red

Cotizar: Los físicos teóricos argumentan que los agujeros negros admiten estructuras de vórtice (9 de septiembre de 2022) recuperado el 9 de septiembre de 2022 de https://phys.org/news/2022-09-theoretical-physicists-black-holes-vortex .html

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