Tendencias21
Buscan “agujeros negros” en el mar

Buscan “agujeros negros” en el mar

Investigadores de la Escuela Politécnica Federal de Zúrich y de la Universidad de Miami han descubierto que existen similitudes matemáticas entre los remolinos oceánicos y los agujeros negros del espacio. Además, han aprovechado dichas similitudes para identificar estos cuerpos de agua giratoria, que pueden alcanzar diámetros de más de 150 kilómetros e impactan en el clima terrestre.

Buscan “agujeros negros” en el mar

Según investigadores de la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (ETH Zurich)‎ y de la Universidad de Miami (EEUU), algunos de los más grandes remolinos oceánicos de la Tierra son matemáticamente equivalentes a los misteriosos agujeros negros del espacio.

En el norte de Europa se producen inviernos suaves gracias a la Corriente del Golfo, que forma parte de las corrientes oceánicas del mundo con efecto sobre el clima. Sin embargo, el clima también se ve influenciado por enormes remolinos de más de 150 kilómetros de diámetro que giran por el océano y por éste se mueven a la deriva.

El número de estos remolinos se ha incrementado en el Océano Antártico‎, aumentando el transporte de aguas cálidas y saladas hacia el norte. Curiosamente, esto podría moderar el impacto negativo de la fusión del hielo marino en un contexto climático más cálido.

Sin embargo, los científicos no han sido capaces aún de cuantificar dicho impacto debido a que los límites exactos de estos cuerpos acuosos giratorios han resultado hasta ahora indetectables.

George Haller, profesor de Dinámica no lineal de la ETH Zurich, y Francisco Berón-Vera, profesor de investigación oceanográfica de la Universidad de Miami, han llegado a una solución para este problema.

Esfera fotónica y esfera de agua

En un artículo publicado recientemente en el Journal of Fluid Mechanics, describen una nueva técnica matemática para encontrar remolinos transportadores de agua con límites coherentes. El desafío en la búsqueda de estos remolinos es identificar islas de agua definidas, en medio de un océano turbulento. El movimiento rotatorio y sin rumbo del fluido parece caótico para el observador, tanto desde el interior como desde el exterior de los remolinos.

Pero Haller y Beron-Vera fueron capaces de establecer un orden en este caos mediante el aislamiento de estas islas de agua coherentes, a partir de una secuencia de observaciones realizadas por satélites.

Para su sorpresa, dichos remolinos coherentes resultaron ser matemáticamente equivalentes a los agujeros negros del espacio, publica el ETH Zurich. Un agujero negro es una región finita del espacio en cuyo interior existe una concentración de masa lo suficientemente elevada como para generar un campo gravitatorio tal que ninguna partícula material puede escapar de ella, ni siquiera la luz.

Pero, a una distancia crítica de un agujero negro, cualquier haz de luz dejará de girar hacia el interior del agujero. En lugar de eso, se doblará drásticamente para volver a su posición original, formando una órbita circular. La superficie formada por estas órbitas luminosas situadas alrededor de un agujero negro es denominada esfera fotónica.

Lo que Haller y Beron-Vera han descubierto es que superficies cerradas similares se forman también alrededor de los remolinos oceánicos. En estas barreras, las partículas del fluido se mueven en bucles cerrados, siguiendo una trayectoria similar a la de la luz en una esfera fotónica. Como en un agujero negro, nada puede escapar de estos bucles.

Son precisamente estas barreras lo que ayudan a identificar remolinos oceánicos coherentes entre la gran cantidad de datos observacionales disponibles. Según Haller, el hecho mismo de que existan tales órbitas coherentes de agua en medio de las complejas corrientes oceánicas es sorprendente.

Otras similitudes

Como los remolinos oceánicos parecidos a los agujeros negros son estables, funcionan de la misma manera que un vehículo de transporte, no sólo para los microorganismos como el plancton o para los cuerpos extraños como los residuos plásticos, sino también para el agua con una temperatura y un contenido de sal que puede diferir de los del agua circundante.

Haller y Beron-Vera verificaron sus predicciones en los llamados remolinos de Agulhas, un grupo de remolinos oceánicos que fluyen a lo largo de la costa sureste de África y alrededor del extremo sur de África. y que transportan agua salada y cálida. Los investigadores identificaron siete remolinos de Agulhas del tipo “agujero negro”, portando el mismo agua sin fugas durante casi un año.

Haller señala la existencia de vórtices coherentes similares, en otros flujos complejos no oceánicos. Por ejemplo, muchos torbellinos serían probablemente similares a los agujeros negros.

Incluso la Gran Mancha Roja,‎ el mayor vórtice anticiclónico del planeta Júpiter, podría ser un espectacular ejemplo de esta similitud. «Los matemáticos han estado tratando de entender estos vórtices peculiarmente coherentes en flujos turbulentos desde hace mucho tiempo», explica Haller.

El papel de Edgar Allan Poe en el descubrimiento

Cabe destacar que la primera persona que describió los remolinos oceánicos como islas de agua coherentes fue, no un científico, sino el escritor estadounidense Edgar Allan Poe. En su relato “Un descenso al Maelstrom»‎, el autor se inspiró en el fenómeno del Maelström, un remolino que se produce en las costas de Noruega formado por la conjunción de las fuertes corrientes que atraviesan el estrecho de Moskenstraumen y la gran amplitud de las mareas.

Este cuento sirvió a su vez de inspiración a Haller y Beron-Vera, que vieron en la franja estable de espuma alrededor de un remolino descrita por Pound el equivalente oceánico a las esferas fotónicas, por lo que decidieron analizarla usando matemáticas sofisticadas.

Se espera que estos resultados ayuden a resolver diversos rompecabezas oceánicos relacionados con el clima o con la propagación de los patrones de contaminación del medio ambiente.

Referencia bibliográfica:

G. Haller, F. J. Beron-Vera. Coherent Lagrangian vortices: the black holes of turbulence. Journal of Fluid Mechanics (2013). DOI: 10.1017/jfm.2013.391.

RedacciónT21

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • Una pequeña luna de Saturno parecida a la “Estrella de la Muerte” de Star Wars contiene un océano oculto 8 febrero, 2024
    Por debajo de la superficie repleta de cráteres de Mimas, una de las lunas más pequeñas de Saturno, se esconde un océano global de agua líquida de reciente formación. El satélite posee tan sólo unos 400 kilómetros de diámetro y presenta un notable parecido con la “Estrella de la Muerte”, una estación espacial imperial que […]
    Pablo Javier Piacente
  • Logran controlar un objeto virtual con la mente durante un sueño lúcido 8 febrero, 2024
    Un grupo de participantes en un nuevo estudio científico logró manejar un vehículo virtual a través de un avatar únicamente con su mente, mientras sus cerebros permanecían en la fase REM del sueño. Además de profundizar en los misterios de la consciencia humana, la innovación podría facilitar el acceso a nuevos desarrollos tecnológicos, como un […]
    Pablo Javier Piacente
  • Un proyecto global trabaja para crear de forma colaborativa un cerebro robótico general 8 febrero, 2024
    El auge de la inteligencia artificial generativa impulsa un proyecto global que trabaja para crear un cerebro robótico general, capaz de generar androides como los que hemos visto hasta ahora solo en la ciencia ficción. Pero es cuestión de tiempo que convivamos con ellos en perfecta armonía. Ya no es una utopía.
    Eduardo Martínez de la Fe
  • La IA está capacitada para resolver dilemas morales cuando conduce vehículos autónomos 8 febrero, 2024
    Los sistemas de IA muestran significativas similitudes éticas con las reacciones humanas ante dilemas morales, lo que los acreditan para conducir vehículos autónomos tal como lo harían las personas.
    Redacción T21
  • Los huracanes se están volviendo tan fuertes que ya no existen categorías para clasificarlos 7 febrero, 2024
    Cinco tormentas en la última década tuvieron velocidades de viento que pertenecen a una hipotética categoría 6 en la escala de huracanes Saffir-Simpson: el fenómeno obligaría a los científicos a crear una nueva clasificación, capaz de reflejar la virulencia de los huracanes en la actualidad. Las causas principales del fenómeno tienen su origen en el […]
    Pablo Javier Piacente
  • Un asteroide habría explotado sobre la Antártida hace unos 2,5 millones de años 7 febrero, 2024
    Un asteroide se desintegró sobre el continente antártico hace aproximadamente 2,5 millones de años: la evidencia proviene de un análisis químico de más de 100 pequeños trozos de roca extraterrestre, que se han preservado dentro de las enormes capas de hielo. Hasta el momento, solo se conocen otros dos eventos de explosiones aéreas antiguas en […]
    Pablo Javier Piacente
  • Crean la primera niña de inteligencia artificial del mundo 7 febrero, 2024
    La primera niña IA del mundo ha sido creada por científicos chinos, que la han dotado de emociones e intelecto y de la capacidad de aprender de forma autónoma. Se comporta como si tuviera tres o cuatro años y representa un avance significativo para el campo de la inteligencia artificial general.
    Redacción T21
  • Oponerse a la regulación de los pesticidas no es la solución al problema de los agricultores 7 febrero, 2024
    Los agricultores que se movilizan en España y Europa se oponen con firmeza a las nuevas regulaciones europeas en materia de pesticidas, lo que representa una amenaza mayor para la salud pública que tener una central nuclear al lado de casa: estos químicos han costado miles de vidas y enfermos crónicos, al tiempo que han […]
    Eduardo Costas | Catedrático de la UCM y Académico de Farmacia
  • El arte existió antes del surgimiento de los humanos modernos 6 febrero, 2024
    Nuevas investigaciones sugieren que nuestros parientes humanos arcaicos, como los neandertales, ya contaban con las capacidades cognitivas para desarrollar arte: el hallazgo de ejemplos cada vez más antiguos de expresión artística en el registro arqueológico confirmaría esta hipótesis. Sin embargo, aún se discute si estas manifestaciones creativas pueden catalogarse como arte.
    Pablo Javier Piacente
  • Descubren una nueva supertierra que podría ser un mundo habitable 6 febrero, 2024
    Un planeta extrasolar del tipo supertierra, denominado TOI-715 b y aproximadamente una vez y media más ancho que la Tierra, podría ser capaz de albergar vida: orbita dentro de la zona habitable de una enana roja, a escasa distancia de nuestro planeta. Además, podría estar acompañado de otro cuerpo planetario, con un tamaño casi idéntico al […]
    Pablo Javier Piacente