Hawking: las ondas gravitacionales pueden revolucionar la astronomía

Hawking: las ondas gravitacionales pueden revolucionar la astronomía

Tras el histórico anuncio sobre el descubrimiento de ondas gravitacionales por un interferómetro láser en el observatorio de ondas gravitacionales (LIGO) realizado la semana pasada, el físico y teórico británico del agujero negro felicitó a la cooperación liderada por Estados Unidos y compartió su entusiasmo por la importancia de este momento histórico.

"Estos resultados confirman varias predicciones muy importantes de la teoría general de la relatividad de Einstein", dijo Hawking a la BBC. "Esto confirma directamente la existencia de ondas gravitacionales".

Como queda claro, la detección directa de estas pulsaciones en el espacio-tiempo confirma la conocida teoría general de la relatividad de Einstein. Pero también abren nuestros ojos a un Universo "oscuro" previamente desconocido. La astronomía utiliza el espectro electromagnético (por ejemplo, luz visible, rayos X, infrarrojos) para estudiar el universo. Pero los objetos que no se emiten en el espectro electromagnético pasan desapercibidos. Ahora sabemos cómo detectar ondas gravitacionales y no puede haber cambio de paradigma en la forma en que definimos y estudiamos algunos de los fenómenos cósmicos más energéticos.

Animación de dos agujeros negros fusionándose:

"Las ondas gravitacionales proporcionan una forma completamente nueva de explorar el universo", dijo Hawking. "La capacidad de detectarlos tiene un gran potencial para una revolución en la astronomía".

Con la ayuda de dos estaciones de observación de LIGO, ubicadas en Louisiana y Washington, los físicos no solo encontraron ondas gravitacionales. A través de estas ondas gravitacionales, encontraron una señal más clara que se asemeja mucho al modelo teórico de la fusión de los agujeros negros que se produjo hace unos 1.300 millones de años luz desde la Tierra. Ya a partir de un análisis preliminar de la señal del agujero negro resultante, Hawking se dio cuenta de que el sistema parece similar a la teoría que desarrolló en los años setenta.

"Este descubrimiento es el primer descubrimiento del sistema dual de un agujero negro y la primera observación de la fusión de los agujeros negros", dijo. "Las propiedades observadas de este sistema están en línea con las predicciones sobre los agujeros negros que hice aquí en Cambridge en 1970".

Hawking, quizás mejor conocido por su trabajo en la fusión de la teoría cuántica con la física de los agujeros negros, entiende que los agujeros negros se evaporan con el tiempo. Esto lo lleva a involucrarse en la fascinante "Paradoja del Firewall", que continúa retumbando en toda la comunidad de físicos teóricos. Pero aquí recurre a su teorema del área del agujero negro, que formó la base de la "segunda ley" de la mecánica del agujero negro. Esta ley establece que la entropía, o nivel de desorganización de la información, no puede disminuir con el tiempo en el sistema de agujero negro. La consecuencia de este teorema es que fue la confluencia de dos agujeros negros el 14 de septiembre, es decir, el área combinada del objeto final "es más grande que la suma de las áreas de los agujeros negros iniciales". Además, Hawking señala que esta onda gravitacional corresponde a la predicción basada en el "teorema de ausencia de pelo" de los agujeros negros. Esto significa que un agujero negro puede ser descrito por masa, carga eléctrica y momento angular. Los detalles sobre cómo esta señal de la primera onda gravitacional de un agujero negro concuerda con la teoría y son complejos. Pero es interesante que el primer descubrimiento ya haya permitido a los físicos confirmar una teoría de varios años, que hasta ahora ha sido simplemente observaciones no basadas en hechos.

"Este descubrimiento también presenta un misterio para los astrofísicos", dijo Hawking. - “La masa de cada uno de los agujeros negros es mayor que la esperada para aquellos objetos que se forman debido al colapso gravitatorio de la estrella. Entonces, ¿cómo estos dos agujeros negros se volvieron tan masivos? ".

Esta pregunta toca uno de los mayores misterios que rodean la evolución de un agujero negro. Actualmente, los astrónomos están luchando para comprender cómo los agujeros negros pueden crecer y volverse tan masivos. En un extremo de la escala, hay una masa estelar de "agujero negro", que se forma tan pronto como una estrella masiva se convierte en supernova, y también tenemos pruebas suficientes de la existencia de gigantes supermasivos que viven en los centros de la mayoría de las galaxias. Sin embargo, hay una discrepancia.

Entrevista original de Hawking:

Si los agujeros negros crecen mediante la fusión y el consumo de materia estelar, esto debería ser una prueba de la presencia de agujeros negros de todos los tamaños. Pero la "masa intermedia" de un agujero negro y agujeros negros de varias decenas de masas solares en tamaño rara vez nos sorprende, y ponen en duda la teoría de la evolución de los agujeros negros. El 14 de septiembre, captamos la señal de la fusión de dos agujeros negros, de 29 y 36 masas solares en tamaño. Pero, como señaló Hawking, la forma en que estos agujeros podrían fusionarse en uno solo nos da pistas para examinar el proceso de crecimiento de los agujeros negros.

Una cosa está clara: esta es la primera vez que hemos adquirido evidencia directa de la fusión de los agujeros negros, y este es el mecanismo clave que subyace en la evolución de la teoría de los agujeros negros. Por lo tanto, estamos en el camino correcto.

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