Un equipo de la Universidad de Oxford ha confirmado la existencia de una "región de caída" en las inmediaciones de un agujero negro a 10.000 años luz de nuestro planeta.
(Imagen: NASA, ESA, N. Bartmann).
Una vez más, Einstein tenía razón. Un equipo de astrónomos confirmó recientemente una predicción de su famosa Teoría de la Relatividad General: los agujeros negros poseen una "región de caída". Esta observación, detallada en un artículo publicado en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, verifica que el científico tenía razón cuando afirmó la existencia de esa zona límite de un agujero negro en la que la materia ya no puede mantenerse en órbita estable y comienza a precipitarse hacia el interior.
Utilizando telescopios espaciales avanzados capaces de detectar rayos X, los científicos han observado por primera vez esa región en un agujero negro a unos 10.000 años luz de la Tierra, proporcionando una evidencia directa de cómo la materia es atraída inexorablemente hacia esos objetos cósmicos. Así, ahora los científicos cuentan con una nueva herramienta para estudiar el comportamiento de la materia en condiciones de gravedad extrema, lo que les permitirá afinar significativamente sus modelos y teorías sobre los agujeros negros.
¿Qué es la "región de caída"?
También conocida como "región de inmersión", esta es una zona crítica en el entorno de un agujero negro que desempeña un papel crucial en su movimiento. Pero para entender bien esta región, es fundamental comprender la forma en la que interactúan la materia y la gravedad en las cercanías de un agujero negro.
En el espacio que rodea a un agujero negro, la materia a menudo forma un "disco de acreción" -es decir, anillos alrededor del agujero donde se va acumulando la materia que atrae- que gira en órbitas cada vez más cercanas al centro debido a la intensa atracción gravitacional. Sin embargo, a cierta distancia del agujero negro, las fuerzas gravitacionales se vuelven tan fuertes que la materia ya no puede mantener una órbita estable y, en lugar de seguir girando, comienza a caer directamente hacia el agujero. Esa es conocida como la "región de caída".
Esta zona se encuentra fuera del horizonte de sucesos, es decir, el límite más allá del cual nada puede escapar del agujero negro, ni siquiera la luz. Así, mientras que el horizonte de sucesos marca el punto de no retorno absoluto, la región de caída es donde la materia inicia su descenso vertiginoso, pero aún emite luz y otras formas de radiación que pueden ser detectadas por telescopios.
Cabe resaltar que, aunque podamos simplificar este proceso con el símil de una cascada en cuyo precipicio comienza a caer el agua, en el contexto de un agujero negro esa caída no sería lineal ni suave, sino que algo mucho más complejo influenciado por la distorsión del espacio-tiempo.
Simulación del disco de acreción del agujero negro V404 Cygni (Imagen: Gabriel Pérez / SMM / Instituto de Astrofísica de Canarias / University of Southampton).
La confirmación de la teoría
Este descubrimiento se logró gracias al uso de dos avanzados telescopios capaces de detectar rayos X de alta energía: el NuSTAR y el NICER, de la NASA. El equipo de astrónomos liderado por Andrew Mummery, de la Universidad de Oxford, se centró en un agujero negro situado a 10.000 años luz de la Tierra, en el sistema binario conocido como MAXI J1820+070.
Este sistema contiene un agujero negro de aproximadamente 7 u 8 veces la masa de Sol y una estrella compañera más pequeña que la nuestra, cuya materia es atraída por el agujero, formando un disco de acreción alrededor de él.
En concreto, los investigadores estudiaron un estallido de rayos X ocurrido en 2018. Durante este evento, los telescopios detectaron un resplandor adicional que no se había podido explicar anteriormente.
Al analizarlo con simulaciones y modelos numéricos que representaban la emisión de la región de caída, los astrónomos encontraron que las características de la luz emitida coincidían con las predicciones teóricas, confirmando de esa forma una predicción fundamental de la Teoría de la Relatividad General de Einstein.
Además, proporciona una nueva herramienta para estudiar los procesos físicos que ocurren en las inmediaciones de un agujero negro. Antes de la confirmación, los modelos de la región de caída se basaban únicamente en simulaciones teóricas sin evidencia observacional. Ahora, con estos datos tan sólidos, los científicos pueden refinar sus modelos y obtener una comprensión mucho más precisa de cómo la materia interactúa con la intensa gravedad de un agujero negro.
Es difícil apostar contra Einstein
Este descubrimiento se une a la larga lista de confirmaciones de las teorías de Albert Einstein. Desde la formulación de la Teoría de la Relatividad General en 1915, las predicciones de Einstein han sido verificadas una y otra vez por observaciones experimentos. Por ejemplo, un hito notable fue la detección de ondas gravitacionales en 2015 por el observatorio LIGO, confirmando una predicción que el científico había realizado un siglo antes. Estas ondas, que son perturbaciones del tejido del espacio-tiempo causadas por eventos masivos, demostraron cómo la relatividad general es capaz de modelar la dinámica del Universo.
Otro caso de avance significativo fue la primera fotografía de un agujero negro, capturada en 2019 por el Event Horizon Telescope (EHT). Esta imagen mostró la sombra de un agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia M87, proporcionando una evidencia visual directa de la curvatura extrema del espacio-tiempo prevista por la teoría de Einstein. A éstos se suma ahora la región de caída, subrayando la capacidad continua de la teoría de Einstein para describir fenómenos cósmicos extremos con una gran precisión.
(Fuente: National Geographic)