Pablo Javier PiacenteUn análisis de la primera detección de ondas gravitacionales realizada en 2015 ha confirmado un teorema de Hawking, según el cual el área del horizonte de sucesos de los agujeros negros solo puede crecer, nunca volverse más pequeña. Se trata de la primera confirmación observacional de una de las predicciones de Stephen Hawking sobre los agujeros negros, realizada por científicos del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) y otros centros académicos.
Podría definirse al horizonte de sucesos de los agujeros negros como una superficie imaginaria de configuración esférica. La hipotética esfera rodea al agujero negro: todo aquello que se encuentre en su interior necesitará superar la velocidad de la luz para poder escapar.
En consecuencia, cualquier cosa que caiga en ese sector nunca podrá salir de él, incluyendo los fotones, porque no se conoce nada aún en el universo que pueda alcanzar una velocidad superior a la de la luz.
Como ninguna partícula proveniente del exterior es capaz de salir del horizonte de sucesos, se hace imposible observar su interior: de intentar hacerlo, cualquier objeto caería preso de la atracción de un campo gravitatorio de extrema intensidad y nunca podría escapar.
De esta manera, resulta inviable caracterizar visualmente a un agujero negro, porque es imposible acceder a su estructura interna o contenido. Tampoco se puede verificar el estado de la materia que atraviesa el horizonte de sucesos y finalmente colapsa en el centro de los agujeros negros.
En constante expansión
En 1971, el teorema del área de Hawking indicó que el límite del área del horizonte de sucesos, o sea del sector a partir del cual nada puede escapar a la influencia gravitatoria de un agujero negro, solamente puede ensancharse y ampliarse, nunca reducirse o disminuir. Aunque la teoría funcionaba a la perfección en términos matemáticos, nunca había logrado verificarse en el universo real.
Ahora, los científicos del MIT y sus colegas de otras instituciones académicas han logrado comprobar este teorema en la realidad, mediante el análisis de ondas gravitacionales. De esta forma, queda claro que los agujeros negros no cesan en su voracidad: tienden a ampliar permanentemente el área de su atracción gravitacional.
¿Cómo llegaron a verificar el teorema de Stephen Hawking? De acuerdo a una nota de prensa, en principio volvieron a analizar la primera señal de onda gravitacional detectada por el Observatorio LIGO en 2015, que fue denominada GW150914.
Dicha señal se originó a partir de dos agujeros negros, que se fusionaron y generaron un nuevo agujero negro, junto a enormes oleadas de energía que pudieron ser captadas como ondas gravitacionales. A su vez, desarrollaron una técnica para extraer las reverberaciones necesarias para medir la influencia del área del horizonte de sucesos.
Tema relacionado: Captan la primera imagen real de un agujero negro.
Comprobación en la realidad
Para comprobar el teorema de Hawking era imprescindible apreciar que el área del horizonte de sucesos del nuevo agujero negro no fuera menor que la suma de estas áreas en los agujeros negros que lo habían creado. Al realizar los análisis y mediciones correspondientes sobre las ondas gravitacionales y las reverberaciones, los especialistas lograron constatar esta tendencia con un 95 por ciento de fiabilidad en los resultados.
Según los científicos, los datos muestran claramente que el área del horizonte de sucesos aumentó después de la fusión y que la ley de Hawking se cumple con una probabilidad muy elevada. La confirmación del paradigma reafirma el camino tomado por la ciencia desde la década de 1970, para avanzar en la comprensión de las fusiones de agujeros negros y de la propia naturaleza de los mismos.
Referencia
Testing the Black-Hole Area Law with GW150914.Maximiliano Isi, Will M. Farr, Matthew Giesler, Mark A. Scheel and Saul A. Teukolsky. Physical Review Letters (2021).DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.011103
Foto: los científicos han utilizado ondas gravitacionales para confirmar observacionalmente un teorema de Hawking por primera vez. Esta simulación por computadora muestra la colisión de dos agujeros negros, que produjeron la señal de onda gravitacional GW150914. Créditos: eXtreme Spacetimes (SXS) / LIGO.
Cualquiera que sepa resolver el cuadrado de A + B, utilizando la ecuación del radio de Schwarzschild para un agujero negro, puede demostrar que al fusionarse dos agujeros negros el área del horizonte de sucesos del agujero resultante será mayor que la suma de los dos agujeros antes de fusionarse. El Sr. Schwarzschild falleció en el años 1916.