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Lunes, 30 mayo 2011
Física

La distorsión del espacio-tiempo en una colisión entre agujeros negros

Cuando los agujeros negros colisionan entre sí, el espacio circundante y el tiempo se hinchan y ondulan como un mar agitado durante una tormenta. Esta deformación del espacio-tiempo es tan complicada que los físicos no han sido capaces de entender los detalles de lo que pasa, hasta ahora.

El célebre físico Kip Thorne, del Instituto Tecnológico de California (Caltech) y sus colaboradores aquí, en la Universidad de Cornell (Estados Unidos) y en el Instituto Nacional de Física Teórica de Sudáfrica, han descubierto nuevas y reveladoras maneras de visualizar la deformación del espacio-tiempo.

Al combinar la teoría con simulaciones por ordenador, el equipo de Thorne ha desarrollado herramientas conceptuales mediante las cuales él y sus colegas han descubierto que las colisiones entre agujeros negros pueden producir líneas de vórtice que forman un patrón en forma de rosquilla, y que se alejan del agujero negro creado por la fusión de los dos, como si fueran anillos de humo. Los investigadores también han llegado a la conclusión de que estas “volutas” de líneas de vórtice pueden alejarse del agujero negro como el agua expulsada por un aspersor rotatorio.

Las fuerzas gravitatorias causadas por la deformación del espacio-tiempo son comparables, en algunos aspectos, a las líneas de campo eléctrico y magnético que describen las fuerzas eléctricas y magnéticas.

Por un lado, está la acción más conocida de la gravedad, la que, por ejemplo, hace que la atracción gravitatoria de la Luna provoque mareas en los mares de la Tierra. La fuerza de estas líneas desgarraría a un astronauta que cayera a un agujero negro.

Por otro lado, está el "retorcimiento" del espacio. Si el cuerpo de un astronauta está alineado con una línea del vórtice, también queda retorcido.

[Img #2680]
Los nuevos conceptos desarrollados por Thorne, Yanbei Chen, David Nichols y sus colaboradores ya les han permitido resolver el misterio de una rara conducta de los agujeros negros. En 2007, un equipo de la Universidad de Texas en Brownsville, dirigido por Manuela Campanelli, descubrió, mediante simulaciones por ordenador, que la colisión y fusión de agujeros negros puede producir una explosión de ondas gravitatorias hacia una dirección específica, lo que causa que el agujero negro fusionado experimente algo comparable al retroceso de un rifle cuando dispara una bala. El retroceso es tan fuerte que puede expulsar al agujero fusionado fuera de su galaxia. Pero nadie entendía cómo se producía este estallido de ondas gravitatorias tan orientado a una dirección.

Ahora, equipado con sus nuevas herramientas, el equipo de Thorne ha encontrado la respuesta. En un lado del agujero negro, las ondas gravitatorias de los vórtices en espiral se suman a las ondas provenientes del tipo de acción gravitatoria que permite a la Luna provocar mareas en los mares de la Tierra. En el otro lado, estas ondas y las del primer tipo se contrarrestan mutuamente. El resultado es un estallido de ondas en una dirección, lo que hace desplazarse al agujero negro resultante de la fusión.


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