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No todas las teorías pueden explicar el gigantesco agujero negro M87 *

La impresión de este artista muestra un agujero negro supermasivo que gira rápidamente y está rodeado por un disco de acreción. Este delgado disco de material giratorio consiste en los restos de una estrella similar al sol desgarrada por las fuerzas de marea del agujero negro. El agujero negro ha sido nombrado, lo que indica la anatomía de este notable ser. Crédito: ESO

Los científicos de la Universidad Goethe de Frankfurt y Event Horizon Telescope Collaboration utilizan los datos que produjeron la primera imagen de Calabozo Restringir sus propiedades básicas.

Los físicos teóricos de la Universidad Goethe en Frankfurt han analizado datos del agujero negro M87 * como parte de la colaboración del Event Horizon Telescope (EHT) para probar la teoría de la relatividad general de Albert Einstein. Según las pruebas, el tamaño de la sombra de M87 * está en excelente acuerdo al ser de un agujero negro en relatividad general, pero impone limitaciones a las propiedades de los agujeros negros en otras teorías. En 2019, la colaboración EHT publicó la primera imagen de un agujero negro en el centro de la galaxia M87.

Como señaló por primera vez el astrónomo alemán Karl Schwarzschild, los agujeros negros doblan el espacio-tiempo hasta un extremo debido a su inusual concentración de masa y calientan la materia en su vecindad para que comience a brillar. El físico neozelandés Roy Kerr demostró que la rotación puede cambiar el tamaño de un agujero negro y la geometría de su entorno. El “borde” de un agujero negro se conoce como horizonte de sucesos, y es el límite alrededor de la concentración de la masa más allá del cual la luz y la materia no pueden escapar y lo que hace que un agujero negro sea “negro”. La teoría predice que los agujeros negros pueden describirse mediante un pequeño número de propiedades: masa, rotación y una variedad de cargas potenciales.

Tamaños de horizonte de eventos para diferentes teorías de la gravedad

Todos estos agujeros negros proyectan sombras oscuras que se distinguen entre sí en tamaño, pero solo aquellos en el rango de grises corresponden a las mediciones de EHT de 2017 del M87 *, y en esta imagen, las sombras están representadas en rojo en la parte inferior demasiado pequeñas. para ser un modelo viable Aplicable al M87 *. Crédito: Prashant Kocherlakota, Luciano Rizzola (Goethe University Frankfurt y EHT Collaboration / Fiks Film 2021)

Además de los agujeros negros predichos por la teoría general de la relatividad de Einstein, se podrían considerar estos modelos inspirados en las teorías de cuerdas, que describen la materia y todas las partículas como patrones de pequeñas cuerdas oscilantes. Las teorías de agujeros negros inspiradas en cuerdas predicen un campo adicional en la descripción de la física básica, lo que lleva a modificaciones notables en el tamaño de los agujeros negros, así como en la curvatura en su vecindad.

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Los físicos Dr. Prashant Kocherlakota y el profesor Luciano Rizzola del Instituto de Física Teórica de la Universidad Goethe en Frankfurt están investigando por primera vez cómo las diferentes teorías coincidían con los datos de observación del agujero negro M87 * en el centro de la galaxia Messe 87 era un imagen de M87 *, tomada en 2019 con la cooperación internacional Event Horizon Telescope (EHT), la primera evidencia experimental de la existencia real de agujeros negros después de una medición Ondas gravitacionales En 2015.

Resultado de estas investigaciones: Los datos del M87 * están en excelente acuerdo con las teorías basadas en Einstein y, hasta cierto punto, con las teorías basadas en series. El Dr. Prashant Kocherlakota explica: “Con los datos registrados por la colaboración EHT, ahora podemos probar diferentes teorías de la física utilizando imágenes de agujeros negros. Actualmente, no podemos rechazar estas teorías al describir el tamaño de la sombra de M87 *, pero nuestros cálculos restringen el alcance de validez de estos modelos de agujero negro “.

El profesor Luciano Rizzola dice: “Para nosotros, los físicos teóricos, la idea de los agujeros negros es tanto una fuente de preocupación como de inspiración. Si bien todavía luchamos con algunas de las consecuencias de los agujeros negros, como un horizonte de eventos o una singularidad, parece que estar siempre ansiosos por encontrar nuevas soluciones a los agujeros negros. En otras teorías también. Por eso es muy importante obtener resultados como nuestros resultados, que determinan qué es razonable y qué no. Este fue un primer paso importante y nuestras limitaciones se mejorará con nuevas observaciones “.

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En la colaboración del Event Horizon Telescope, los telescopios de todo el mundo están conectados entre sí para formar un telescopio gigante hipotético con un plato del tamaño de la Tierra misma. Gracias a la precisión de este telescopio, se puede leer un periódico de Nueva York desde un café callejero de Berlín.

Referencia: “Restricciones sobre los cargos por agujero negro utilizando las observaciones de EHT de 2017 para M87 *” Publicado por Prashant Kocherlakota et al. (Colaboración EHT), 20 de mayo de 2021, Revisión física d.
DOI: 10.1103 / PhysRevD.103.104047