Astronomía: descubren agujeros negros con “pelo” formado bajo su inmensa gravedad
Los agujeros negros se pueden caracterizar por tres parámetros físicos: giro, masa y carga. Se teorizó que los agujeros negros con exactamente la misma masa, giro y carga son idénticos entre sí. El físico estadounidense John Archibald Wheeler (1911-2008) expresó esta idea con la frase “los agujeros negros no tienen pelo” (o sea, no tienen información), que dio origen al nombre del conocido como Teorema de no pelo.
Sin embargo, investigadores descubrieron que algunos agujeros negros extremos tienen “pelo”, lo que crea singularidad para las entidades. El doctor Lior Burko de Theiss Research en colaboración con el profesor Gaurav Khanna de la Universidad de Massachusetts Dartmouth y la Universidad de Rhode Island junto con su antiguo alumno, el doctor Subir Sabharwal, halló que un tipo especial de agujero negro viola la singularidad del agujero negro, el Teorema del no pelo.
Específicamente, el equipo estudió los agujeros negros extremos, agujeros que están “saturados” con la máxima carga o giro que posiblemente puedan transportar. Descubrieron que hay una cantidad que se puede construir a partir de la curvatura del espacio-tiempo en el horizonte de sucesos del agujero negro que se conserva y es medible por un observador distante. Dado que esta cantidad depende de cómo se formó el agujero negro, y no solo de los tres atributos clásicos, viola la singularidad del agujero negro.
Esta cantidad constituye “pelo gravitacional” y potencialmente medible por observatorios de ondas gravitacionales recientes y futuros. La estructura de este nuevo cabello sigue el desarrollo de una cantidad similar que fue encontrada por Angelopoulos, Aretakis y Gajic en el contexto de un modelo de “juguete” más simple que utiliza un campo escalar y agujeros negros esféricos, y lo extiende a las perturbaciones gravitacionales de rotación.
“Este nuevo resultado es sorprendente”, comentó Burko en un comunicado, “porque los teoremas de unicidad de los agujeros negros están bien establecidos, y en particular su extensión a los agujeros negros extremos. Tiene que haber una suposición de los teoremas que no se satisface, para explicar cómo el los teoremas no se aplican en este caso“, explicó.
De hecho, el equipo siguió el trabajo anterior de Aretakis, que encontró que aunque las perturbaciones externas de los agujeros negros extremos decaen como lo hacen también para los agujeros negros regulares, a lo largo del horizonte de sucesos ciertos campos de perturbación evolucionan en el tiempo de forma indefinida.
“Los teoremas de unicidad asumen la independencia del tiempo. Pero el fenómeno de Aretakis viola explícitamente la independencia del tiempo a lo largo del horizonte de eventos. Esta es la brecha por la que el cabello puede salir y ser peinado a gran distancia por un observatorio de ondas gravitacionales”, aseguró Burko.
A diferencia de otros trabajos que encontraron pelo en la escalarización de agujeros negros, Burko señaló que “en este trabajo trabajamos con la teoría de Einstein del vacío, sin campos dinámicos adicionales que modifiquen la teoría y que puedan violar el Principio de Equivalencia Fuerte”.
El equipo utilizó simulaciones numéricas muy intensivas para generar sus resultados. Las simulaciones implicaron el uso de docenas de las unidades de procesamiento de gráficos (GPU) de Nvidia de gama alta con más de 5000 núcleos cada una, en paralelo. “Cada una de estas GPU puede realizar hasta 7 billones de cálculos por segundo; sin embargo, incluso con tal capacidad computacional, las simulaciones parecen tardar muchas semanas en completarse”, manifestó Khanna.
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