Los físicos teóricos argumentan que los agujeros negros admiten estructuras de vórtice

Los físicos teóricos argumentan que los agujeros negros admiten estructuras de vórtice

Bosquejo de un agujero negro dotado de múltiples vórtices. Los colores indican la orientación, con las líneas de campo magnético atrapadas asociadas en negro. Crédito: Dvali et al.

Los agujeros negros son objetos astronómicos con tirones gravitatorios extremadamente fuertes de los que ni siquiera la luz puede escapar. Si bien la idea de cuerpos que atraparían la luz existe desde el siglo XVIII, la primera observación directa de agujeros negros tuvo lugar en 2015.

Desde entonces, los físicos han realizado innumerables estudios teóricos y experimentales destinados a comprender mejor estos fascinantes objetos cosmológicos. Esto condujo a muchos descubrimientos y teorías sobre las características, propiedades y dinámicas únicas de los agujeros negros.

Investigadores de la Ludwig-Maximilians-Universität y del Max-Planck-Institut für Physik han llevado a cabo recientemente un estudio teórico que explora la posible existencia de vórtices en los agujeros negros. Su trabajo, publicado en Cartas de revisión físicamuestra que los agujeros negros teóricamente deberían poder admitir estructuras de vórtice.

“Recientemente, se ha introducido un nuevo marco cuántico para los agujeros negros, concretamente en términos de condensados ​​de gravitones de Bose-Einstein (los cuantos de gravedad en sí),”, dijo a Phys Florian Kühnel, uno de los investigadores que llevó a cabo el estudio. org. “Hasta que se publicó nuestro artículo, los agujeros negros giratorios no se habían estudiado a fondo dentro de este marco. Sin embargo, es posible que no solo existan, sino que también sean la regla y no la excepción”.

Kühnel y sus colegas Gia Dvali y Michael Zantedeschi realizaron varios cálculos basados ​​en teorías físicas existentes, en particular el modelo cuántico de agujeros negros recientemente ideado basado en condensados ​​de gravitón de Bose-Einstein. El objetivo clave de su estudio era examinar los agujeros negros giratorios a nivel cuántico, para determinar si realmente admitirían estructuras de vórtice.

“Dado que los condensados ​​rotatorios de Bose-Einstein han sido objeto de intensos estudios en laboratorios, se sabe que admiten la estructura de vórtice si rotan lo suficientemente rápido”, dijo Kühnel. “Tomamos esto como una invitación para buscar esas estructuras también en modelos para agujeros negros giratorios, y de hecho las encontramos”.

Kühnel y sus colegas demostraron que un agujero negro con espín extremo puede describirse como un condensado de gravitón con vorticidad. Esto está alineado con estudios previos que sugieren que los agujeros negros extremos son estables frente a la llamada evaporación de Hawking (es decir, una radiación de cuerpo negro que se cree que se libera fuera de la superficie más externa de un agujero negro u horizonte de eventos).

Además, los investigadores demostraron que, en presencia de cargas móviles, el vórtice general del agujero negro atrapa un flujo magnético del campo de medición, lo que conduciría a emisiones de firmas que podrían observarse experimentalmente. Las predicciones teóricas del equipo podrían abrir nuevas posibilidades para la observación de nuevos tipos de materia, incluida la materia oscura milicargada.

“La vorticidad es una característica completamente nueva de los agujeros negros, que están en el nivel clásico (es decir, si uno cierra los ojos sobre su estructura cuántica) totalmente caracterizados por tres entidades: masa, espín y carga”, dijo Kühnel. “Esto es lo que aprendimos de los libros de texto, hasta ahora. Mostramos que necesitamos agregar vorticidad”.

La existencia teórica del equipo de vórtices en los agujeros negros ofrece una posible explicación de la falta de radiación de Hawking para los agujeros negros de rotación máxima. En el futuro, esta teoría podría allanar el camino para nuevas observaciones experimentales y conclusiones teóricas.

Por ejemplo, las estructuras de vórtices de agujeros negros podrían explicar los campos magnéticos extremadamente fuertes que emergen de los núcleos galácticos activos en nuestro universo. Además, podrían estar potencialmente en la raíz de casi todos los campos magnéticos galácticos conocidos.

“Acabamos de establecer recientemente el campo de la vorticidad del agujero negro”, agregó Kühnel. “Hay una gran cantidad de preguntas importantes y emocionantes que abordar, incluidas las relacionadas con las aplicaciones mencionadas anteriormente. Además, las futuras observaciones de ondas gravitacionales de agujeros negros fusionados, cada uno con un vórtice (de varios de ellos), podrían abrir la puerta a estos nuevos y emocionantes aspectos cuánticos del espacio-tiempo”.


Los agujeros negros obtienen nuevos poderes cuando giran lo suficientemente rápido


Más información:
Gia Dvali et al, Vórtices en agujeros negros, Cartas de revisión física (2022). DOI: 10.1103/PhysRevLett.129.061302

© 2022 Ciencia X Red

Citación: Los físicos teóricos argumentan que los agujeros negros admiten estructuras de vórtice (2022, 9 de septiembre) recuperado el 9 de septiembre de 2022 de https://phys.org/news/2022-09-theoretical-physicists-black-holes-vortex.html

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