Una investigación de Oxford confirma una teoría gravitatoria predicha por Einstein hace un siglo

En su teoría de la gravedad, Albert Einstein predijo que, si se encuentran lo suficientemente cerca de un agujero negro, es imposible que las partículas sigan órbitas circulares con seguridad, sino que en su lugar se precipitan rápidamente hacia él a una velocidad cercana a la de la luz en lo que se conoce como ‘región de inmersión’.

Un siglo después, un grupo de astrofísicos de la Universidad de Oxford ha obtenido la primera prueba observacional de que esta región en torno a los agujeros negros no sólo existe, sino que ejerce una de las mayores fuerzas gravitacionales.

Los nuevos hallazgos, que demuestran una predicción clave formulada por el famoso físico alemán, ha sido publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society por un equipo internacional dirigido por investigadores del Departamento de Física de la prestigiosa universidad británica.

El estudio se centra en agujeros negros pequeños relativamente cerca de la Tierra, utilizando datos de rayos X recopilados por los telescopios espaciales NuSTAR y NICER de la NASA.

«Este es el primer vistazo a cómo el plasma, desprendido del borde exterior de una estrella, sufre su caída final hacia el centro de un agujero negro, un proceso que tiene lugar en un sistema a unos 10.000 años luz de distancia», afirmó en un comunicado el Dr. Andrew Mummery, del Departamento de Física, quien dirigió el estudio. «Lo realmente interesante es que hay muchos agujeros negros en la galaxia y ahora disponemos de una nueva y poderosa técnica para utilizarlos para estudiar los campos gravitacionales más fuertes conocidos».

Como una cascada

«La teoría de Einstein predijo que existiría esta caída final, pero esta es la primera vez que hemos podido demostrar que sucede. Piense en ello como un río que se convierte en una cascada; hasta ahora, hemos estado mirando el río. Esta es nuestra primera vista de la cascada. Creemos que esto representa un nuevo e interesante avance en el estudio de los agujeros negros, que nos permitirá investigar esta última área a su alrededor. Sólo entonces podremos comprender completamente la fuerza gravitacional. Esta caída final de plasma ocurre en el borde mismo de un agujero negro y muestra que la materia responde a la gravedad en su forma más fuerte posible», dicen.

Los astrofísicos llevan algún tiempo intentando comprender qué sucede cerca de la superficie del agujero negro y lo hacen estudiando los discos de material que orbitan a su alrededor. Hay una región final del espacio-tiempo, conocida como región de inmersión, donde es imposible detener un descenso final hacia el agujero negro y el fluido circundante está efectivamente condenado.

Confirmando la teoría

Desde hace muchas décadas, los astrofísicos debaten si la llamada región de inmersión sería detectable. El equipo de Oxford ha pasado los últimos años desarrollando modelos para ello y, en el estudio que se acaba de publicar, demuestra su primera detección confirmada encontrada utilizando telescopios de rayos X y datos de la Estación Espacial Internacional.

Si bien este estudio se centra en pequeños agujeros negros más cercanos a la Tierra, un segundo equipo de estudio del Departamento de Física de Oxford forma parte de una iniciativa europea para construir un nuevo telescopio, el Africa Millimetre Telescope, que mejoraría enormemente nuestra capacidad para tomar imágenes directas de agujeros negros. Ya se han obtenido más de 10 millones de euros de financiación, parte de los cuales se destinarán a varios primeros doctorados en astrofísica de la Universidad de Namibia, en estrecha colaboración con el Departamento de Física de Oxford. Se espera que el nuevo telescopio permita observar y filmar por primera vez grandes agujeros negros en el centro de nuestra propia galaxia, así como mucho más allá.