27 noviembre, 2010

Un agujero negro puede darnos pistas sobre las dimensiones extra

Un agujero negro puede darnos pistas sobre las dimensiones extra: "¿Podría el espacio tener dimensiones más allá de las tres que todos conocemos? [mención aparte de una cuarta: el espacio-tiempo]. Algunas teorías de la física de partículas especulan que tal vez, aunque estas dimensiones se replieguen en círculos tan pequeños que, probablemente, hayan de ser investigadas sólo en las colisiones de partículas de alta energía. 



Sin embargo, ahora, un teórico sugiere que, al menos en principio, la hipótesis de que estas dimensiones podrían revelarse de otra sutil manera. Si hay dimensiones extras, entonces la gravedad del agujero negro del centro de nuestra galaxia podría iluminarse por las imágenes de las estrellas que están más allá de él. Otros, sin embargo, ven problemas en la forma de plantear el sistema.



La idea se basa en dos supuestos. El primero de ellos es que el espacio tiene dimensiones extra. Esto es la tesis central de la teoría de cuerdas, que postula que cada bit de materia es en realidad una cuerda infinitesimal que vibra de una u otra forma. Según la teoría de cuerdas, el espacio tiene seis dimensiones extra que no vemos, porque están replegadas y enredadas en escalas de longitud muy pequeñas.



El segundo supuesto es la curvatura del espacio por un agujero negro. Según la teoría de la gravedad de Einstein, la materia deforma el espacio-tiempo. Esta deformación cambia las rutas que los objetos siguen en su caída libre, haciendo, por ejemplo, que los planetas orbiten alrededor del sol, que de otra manera, viajarían a una velocidad constante en línea recta por el espacio, en otras palabras, creando lo que conocemos como gravedad.



En la teoría de Einstein, el espacio-tiempo deformado afecta incluso a la luz. Cuando la luz de una estrella pasa cerca de una galaxia, por ejemplo, dobla su camino, cambiando el lugar donde la estrella aparece en el cielo, en un efecto llamado de lente gravitacional. Si una estrella se encuentra justo detrás de una lente gravitacional, como un agujero negro, el efecto puede producir múltiples imágenes de una estrella o incluso el denominado anillo de Einstein que rodea la lente. Igual que en un telescopio, las lentes gravitacionales también hacen que las estrellas parezcan más grandes y brillantes.



Ahora, el físico Amitai Bin-Nun, de la Universidad de Pennsylvania, afirma que la lente gravitacional alrededor de Sagitario A*, se trata de un agujero negro supermasivo que parece estar en el centro de la Vía Láctea, y podría proporcionar la vía para buscar de dimensiones extra. En una recreación del escenario de dimensiones extra, la gravedad resulta mucho más fuerte cerca del agujero negro de lo que sería sin tales dimensiones, de manera que las imágenes de las estrellas aparecen más grandes y brillantes de lo que serían de otro modo. Bin-Nun, ha utilizado simulaciones numéricas para demostrar que en un mundo con dimensiones extra, comparado con otro sin ellas, la estrella conocida como S2 podría ser hasta un 44% más brillante cuando alcance su máximo brillo en el año 2018. Si S2 fuera así de brillante, podría ser una evidencia de las dimensiones extra, o al menos, de que nuestra comprensión de la gravedad debe ser modificada.



Bin-Nun sostiene que el método, publicado en Physical Review D, podría ser una buena forma de probar las propiedades de un agujero negro, aun reconociendo los problemas teóricos y prácticos. El uso de la lente gravitacional para buscar las dimensiones extra depende de que el telescopio sea capaz de ver un objeto, apenas visible, en el centro de la galaxia, algo que puede ser poco práctico dada la tecnología actual. No obstante, si los astrofísicos observan ese brillo, Bin-Nun predice que, podría ser la señal de que algunas de esas dimensiones extra se repliegan con la holgura suficiente para tener un efecto detectable.



El físico Abraham Loeb, de la Universidad de Harvard, señala que, 'en general, es una buena idea para poner a prueba las modificaciones de la gravedad'. Pero según la hipótesis de Bin-Nun, va a ser algo difícil de validar y que de las observaciones de las órbitas de los planetas en nuestro sistema solar pueden ya descartarse cambios tan grandes en la fuerza de la gravedad. Por otra parte, Loeb dice, si un agujero negro está girando, produciría efectos que fácilmente pueden confundirse con las predicciones de Bin-Nun.



  • - Referencia: Science.org, 24 de noviembre de 2010, por Nathan Collins


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