Reproducen algunos rasgos del entorno de un agujero negro

Además de estar sometida a fuerzas gravitatorias descomunales, la materia que está siendo devorada por un agujero negro también puede ser asolada por un calor intenso y campos magnéticos muy fuertes. Las condiciones extremas reinantes alrededor de un agujero negro propician que la materia pase al estado de plasma. Este es el cuarto estado de la materia y requiere temperaturas más altas que las de los sólidos, los líquidos o los gases.

Dentro de un plasma, la reconexión magnética es un proceso en el que las líneas de campo magnético retorcidas se "rompen" repentinamente y se cancelan entre sí, dando lugar a la rápida conversión de la energía magnética en energía cinética de partículas. En las estrellas, incluyendo nuestro Sol, la reconexión es responsable de gran parte de la actividad coronal, como las erupciones solares. Debido a la fuerte aceleración, las partículas cargadas en el disco de acreción del agujero negro emiten su propia luz, normalmente en la banda de los rayos X del espectro electromagnético.

Para comprender mejor el proceso que da lugar a los rayos X observados procedentes de los agujeros negros, el equipo de Shinsuke Fujioka y King Fai Farley Law, de la Universidad de Osaka en Japón, utilizó intensos pulsos de láser para crear en el laboratorio condiciones extremas similares a las reinantes en torno a los agujeros negros.

Sin embargo, este nivel de intensidad de la luz no es fácil de obtener. Durante un breve instante, el láser requirió dos petavatios de potencia, equivalentes a mil veces el consumo eléctrico de todo el planeta. Con el láser LFEX, el equipo de investigación fue capaz de alcanzar los picos de los campos magnéticos, con la asombrosa cantidad de 2.000 teslas. En comparación, los campos magnéticos generados por una máquina de resonancia magnética para producir imágenes de diagnóstico médico alcanzan típicamente unos 3 teslas, y el campo magnético de la Tierra tiene la mísera cantidad de 0,00005 teslas. Las partículas del plasma se aceleran a un grado tan extremo que es necesario considerar los efectos relativistas.

Parte de las instalaciones del potentísimo láser LFEX, en el Instituto de Ingeniería Láser de la Universidad de Osaka. (Foto: Osaka University)

Anteriormente, la reconexión magnética relativista solo podía estudiarse mediante simulación numérica en una supercomputadora. Ahora, es una realidad experimental en el laboratorio, gracias al potente generador de rayos láser empleado, tal como destaca King Fai Farley Law.

Los investigadores creen que los resultados del nuevo estudio ayudarán a dilucidar los procesos astrofísicos que pueden ocurrir no solo en las inmediaciones de agujeros negros sino también en otros lugares del universo que contienen campos magnéticos extremos. (Fuente: NCYT de Amazings)