Nuevos métodos para clasificar agujeros negros desafían a Einstein

Los agujeros negros, considerados como glotones cósmicos de los que ni siquiera la luz puede escapar, han sido objeto de estudio intensivo en la última década. Las imágenes obtenidas por el Telescopio de Horizonte de Eventos (EHT) de agujeros negros en el centro de la galaxia M87 y de nuestra Vía Láctea han marcado un hito en la astronomía. Sin embargo, un nuevo enfoque desarrollado por un equipo de investigadores de la Universidad Goethe de Frankfurt busca ir más allá de estas imágenes y clasificar los agujeros negros de acuerdo a teorías alternativas a la relatividad de Einstein.

El profesor Luciano Rezzolla, quien lideró el estudio, explicó que las imágenes que se observan no son del agujero negro en sí, sino de la materia caliente que lo rodea. "Mientras la materia esté girando fuera del horizonte de eventos, puede emitir señales de luz que podemos detectar", indicó Rezzolla.

Hasta ahora, la teoría general de la relatividad de Einstein ha sido considerada el estándar de oro en física para describir el espacio y el tiempo, prediciendo la existencia de agujeros negros como soluciones especiales. Sin embargo, existen teorías alternativas que también sugieren la existencia de agujeros negros, algunas de las cuales requieren propiedades específicas de la materia o incluso la violación de leyes físicas conocidas.

En colaboración con colegas del Tsung-Dao Lee Institute en Shanghái, los investigadores presentaron un nuevo método para verificar estas teorías alternativas en la revista Nature Astronomy. Hasta el momento, no había datos sólidos que permitieran confirmar o refutar estas teorías, algo que el equipo espera cambiar utilizando imágenes de sombras de agujeros negros supermasivos.

Rezzolla destacó que para llevar a cabo esta investigación se requieren dos elementos: imágenes de alta resolución de las sombras de los agujeros negros y una descripción teórica de cómo las distintas teorías se desvían de la relatividad de Einstein. El equipo ha desarrollado una descripción integral de cómo diferentes tipos de agujeros negros hipotéticos divergen de la teoría de la relatividad y cómo esto se refleja en las imágenes de sombra.

Para investigar esto, el equipo realizó simulaciones computacionales tridimensionales complejas que replican el comportamiento de la materia y los campos magnéticos en el espacio-tiempo curvado alrededor de los agujeros negros. A partir de estas simulaciones, generaron imágenes sintéticas del plasma brillante.

El autor principal, Akhil Uniyal, explicó que la pregunta central era: "¿Cuánto difieren las imágenes de los agujeros negros según las diversas teorías?" A partir de esto, pudieron derivar criterios claros que, con futuras mediciones de alta resolución, podrían permitir decidir a favor de una teoría específica. Aunque las diferencias en las imágenes son aún demasiado pequeñas con la resolución actual del EHT, se espera que aumenten sistemáticamente con una mejor resolución.

Los científicos desarrollaron una caracterización universal de los agujeros negros que integra enfoques teóricos muy diferentes. Rezzolla enfatizó que una de las contribuciones más importantes de la colaboración del EHT a la astrofísica es convertir a los agujeros negros en objetos que pueden ser sometidos a pruebas. "Nuestra expectativa es que la teoría de la relatividad continúe demostrando su validez, como lo ha hecho hasta ahora", concluyó.