01/Oct/07

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Buscando objetos "más raros que los agujeros negros"

Ecuaciones sugieren que las lentes gravitatorias podrían llevar a los astrónomos a "singularidades desnudas".

Las ecuaciones de los investigadores sugieren que las lentes gravitatorias podrían llevar a los astrónomos a "singularidades desnudas", si es que tales entidades existen a pesar de estar prohibidas por la "censura cósmica".

Investigadores de la Universidad de Duke y la Universidad de Cambridge creen que hay una forma de determinar si algunos agujeros negros no son realmente negros.

Encontrar tales formas desenmascaradas de lo que los físicos llaman singularidad "sacudiría los cimientos de la relatividad general", dijo Arlie Petters, profesor en Duke de matemáticas y física que trabajó con Marcus Werner, estudiante graduado de Cambridge en astrofísica, en un informe publicado online el lunes 24 de septiembre, para la revista de investigación Physical Review D.

"Esto demostraría que la naturaleza tiene sorpresas incluso más extrañas que los agujeros negros", añadió Petters.

Albert Einstein teorizó originalmente que estrellas mayores que el Sol pueden colapsar y comprimirse en singularidades, entidades tan confinadas y masivamente densas que las leyes de la física no funcionan dentro de ellas.

Los astrónomos desde entonces han encontrado pruebas indirectas de estas entidades, que son popularmente conocidas como agujeros negros a causa de la "conjetura de la censura cósmica". Esta conjetura afirma que las singularidades "reales" – queriendo decir con esto que pueden formarse en la naturaleza – deben siempre ocultarse dentro de una barrera conocida como "horizonte de eventos", a partir del cual la luz nunca puede escapar. Esto hace que parezcan perpetuamente negros para el resto del universo. Pero la censura cósmica es "una conjetura abierta que es muy difícil de demostrar, y muy difícil de refutar", dijo Petters.

Y, a pesar del apoyo general a la universalidad de los agujeros negros, Kip Thorne y John Preskill, dos expertos en la cosmología de la relatividad del Instituto Tecnológico de California, han sugerido durante más de una década que podrían existir singularidades desnudas en ciertos casos. Ahora Petters y Werner han ideado una forma de probar su presencia.

Los astrónomos no pueden asegurar si todos los agujeros negros son realmente negros, ya que nunca han penetrado completamente en la oscurecedora materia exterior que rodea tales objetos, dijo Petters. Como prueba principal, los científicos sólo pueden apuntar los efectos que el masivo tirón gravitatorio de ciertas entidades invisibles ejercen sobre la materia de alrededor. Esos efectos incluyen emisiones de radiación altamente energética, o las órbitas extremas de estrellas cercanas.

Petters es un experto en "lentes gravitatorias", otro efecto de la relatividad que permite que fuentes masivas de gravedad separen la luz de características astronómicas de fondo en múltiples imágenes.

En anteriores informes en ejemplares de noviembre de 2005 y febrero de 2006 de Physical Review D, él y Charles Keeton de la Universidad de Rutgers sugirieron una forma de usar las lentes gravitatorias para demostrar si la censura cósmica podía ser violada.

Sin embargo, tal evaluación estaba limitada a singularidades sin giro que se consideran sólo teóricamente posibles. Las sospechadas singularidades que los astrónomos han encontrado por ahora en el espacio parecen girar rápidamente, en ocasiones más de 1000 veces por segundo.

Por tanto Petters y Werner formaron equipo para ver si podrían generalizar tal aplicación de las lentes gravitatorias a todas las singularidades giratorias reales. Su sorprendente resultado fue sí, dijo Petters.

En un trabajo financiado por la Fundación Nacional de Ciencia de los Estados Unidos y el Consejo de Instalaciones Tecnológicas del Reino Unido, la pareja empleó el hallazgo de que los agujeros negros podrían despojarse de su horizonte de eventos y convertirse en una singularidad desnuda si su momento angular ( un efecto de su giro ) es mayor que su masa.

Esto se traduciría en un giro de unas pocas rotaciones por segundo en el caso de un agujero negro con un peso de más de 10 veces nuestro Sol, dijo Werner.

En el evento en que encontramos las condiciones requeridas, los cálculos de Petters y Werner demuestran que una gravitación masiva de la singularidad dividiría la luz de las estrellas o galaxias de fondo de forma indicativa, que son potencialmente detectables por los astrónomos, usando los instrumentos existentes o los que pronto estarán disponibles.

Estas formas posibles están esbozadas por seis ecuaciones distintas en su estudio que conecta el giro de una singularidad con las separaciones, alineamientos angulares y brillo de las dos imágenes divididas.

"Si me preguntas si creo que existen las singularidades desnudas, te diré que estoy nadando entre dos agua", dijo Petters. "En un sentido, espero que no estén ahí. Preferiría tener cubiertos los agujeros negros. Pero tengo la mente lo bastante abierta para contemplar la "otra" posibilidad".

Werner y Petters comenzaron trabajando en el Belize natal del profesor de Duke, donde Petters ha establecido un instituto de matemáticas y educación científica y el estudiante graduado ha ayudado a excavar unas ruinas Mayas.

Su colaboración se trasladó luego al campus de Duke. Petters actualmente sirve como uno de los asesores de la tesis de Werner.

Fuente: Astroseti. Aportado por Eduardo J. Carletti