Investigación indica que la luz curvada por un agujero negro podría ser prueba de dimensiones extra

Investigadores de la Universidad de Pennsylvania informaron que una nueva prueba en la que se midió la capacidad de la gravedad para curvar la luz de estrellas distantes alrededor de grandes objetos, como un agujero negro, puede aportar una prueba de la existencia de dimensiones adicionales en el universo

La mayor parte del trabajo de los astrofísicos que estudian el efecto de lente gravitacional, o flexión de la luz ante cuerpos masivos, se refiere a galaxias y cúmulos de galaxias. Una investigación de la universidad de Pennsylvania utiliza el agujero negro supermasivo que, según se cree, existe en el centro de la Vía Láctea.

El análisis fue realizado por Amitai Y. Bin-Nun, astrofísico teórico y estudiante graduado de cosmología en Penn, guiado Justin Khoury, profesor asistente, y Ravi K. Sheth, profesor, ambos en el Departamento de Física y Astronomía en la Escuela de Artes y Ciencias de Penn. El artículo aparece en la revista Physical Review D.

“Encontramos que, si nuestro universo se describe mediante una teoría que incorpora dimensiones extra, puede que la luz cerca del agujero negro ubicado en el centro de nuestra aparezca más brillante de lo que lo sería en un universo sin dimensiones extra”, dijo Bin-Nun. “Detectar imágenes con una intensidad mayor representaría una prueba de las dimensiones extra y sería un desarrollo increíblemente importante”.

Bin-Nun estudió el efecto de lente gravitacional en las estrellas que orbitan Sagittarius A*, or Sgr A*, una fuente de radio en el centro de la Vía Láctea. La elección de Sgr A* se debe a que aloja el agujero negro supermasivo que, según se supone, existe en el centro de la Vía Lactea. El fuerte tirón gravitatorio del agujero negro distorsiona la luz procedente de Sgr A* antes de que alcance la Tierra, creando la ilusión de imágenes múltiples de la misma estrella.

Bin-Nun simuló la órbita de las estrellas cercanas al agujero negro y trató a cada estrella como una fuente ampliada por el agujero negro, resolviendo la posición y brillo de la imagen “secundaria” que aparece cerca del agujero negro. Para cada estrella individual, Bin-Nun encontró que el brillo de la imagen secundaria cambia con el tiempo y tiene su pico de brillo cuando la estrella está alineada con Sgr A*.

A continuación repitió el análisis de la amplificación por la lente suponiendo que el agujero negro es descrito por una métrica que surge del escenario teórico de las mundobranas Randall-Sundrum II, que propone una quinta dimensión extra. Si esa descripción del agujero negro es correcta, entonces la imagen secundaria de la estrella S2 va a ser un 44% más brillante a principios de 2018, cuando alcance su pico de brillo, aportando una prueba de la presencia de una quinta dimensión donde la gravedad está severamente diluida. De no ser así, entonces se debería considerar más precisa la descripción tetradimensional del agujero negro.

Incluso si el propio universo no tiene cinco dimensiones, o si el análisis falla en otros puntos, “hemos demostrado que las teorías gravitatorias alternativas tienen la posibilidad de crear un gran efecto de lente gravitatoria y deberíamos observar las lentes como una comprobación de las teorías”, dijo Bin-Nun.

Los hallazgos traen con ellos varias advertencias.

Se han creado ciertas hipótesis sobre la forma del agujero negro, dado que no se conoce la forma del espacio alrededor de un agujero negro de cinco dimensiones. Los investigadores no tuvieron en cuenta la rotación del agujero negro, que confunde el análisis. También es muy probable que, debido a que la imagen está tan cerca del agujero negro y la resolución de los telescopios terrestres disponibles es limitada, la luz de los objetos mayores y más cercanos oculte la imagen de la estrella, es decir, que los observadores no podrían aislar los efectos en esta imagen en particular.

Fuente: Universidad de Pennsilvania. Aportado por Eduardo J. Carletti


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