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Los físicos tienen algo increíble: un método muy preciso para simular agujeros negros en su laboratorio

Nuestro conocimiento acerca de los agujeros negros aún no nos permite entender todos sus secretos, pero poco a poco los cosmólogos han ido desvelando algunos de sus misterios. Afortunadamente, ya tenemos algunas respuestas que nos ayudan a conocerlos un poco mejor, aunque los físicos que los estudian son plenamente conscientes de lo mucho que todavía desconocemos acerca de uno de los objetos más apasionantes que podemos encontrar en el cosmos.

Podemos describir uno de estos objetos cósmicos como una región del espacio finita que aglutina en su interior la suficiente masa para ser capaz de generar un campo gravitatorio tan intenso que ninguna partícula es capaz de escapar de él. Ni siquiera los fotones, que son las partículas elementales que transportan la luz. Los agujeros negros que mejor conocen los astrofísicos son los cósmicos, que proceden del colapso de estrellas masivas, pero también los hay de otros tipos, como los agujeros negros supermasivos alojados en el centro de algunas galaxias.

Como podemos intuir, estudiar las propiedades de estos objetos es extraordinariamente difícil, pero los físicos han tirado de ingenio y han ideado herramientas que les están ayudando a entenderlos mejor sin salir de su laboratorio. Una de ellas son los simuladores de gravedad, que muy a grandes rasgos son sistemas de laboratorio que se caracterizan porque en ellos las pequeñas excitaciones, como las ondas de sonido, se comportan como campos que se propagan a través de una geometría de espacio-tiempo curvo.

Esto es lo más parecido a un agujero negro que se puede recrear en un laboratorio

Los físicos experimentales pueden simular la gravedad utilizando fluidos, pero es imprescindible que su viscosidad sea esencialmente nula, por lo que en sus experimentos suelen utilizar superfluidos, como helio líquido o nubes de átomos ultrafríos. Empleando este tipo de simuladores de gravedad los investigadores han conseguido verificar con éxito algunas predicciones realizadas por la teoría cuántica de campos en el espacio-tiempo curvo. Y, curiosamente, han descubierto que para simular con precisión un agujero negro es una buena idea producir un vórtice empleando un superfluido.

El propósito de este experimento es recrear con la máxima precisión posible el entorno gravitacional de un agujero negro para identificar cómo deforma el continuo espacio-tiempo en torno a él

Parece algo difícil de conseguir, y sin duda lo es. La definición formal de vórtice es poco intuitiva, pero nos interesa no pasarla por alto: es el movimiento caótico de las partículas de un fluido que se encuentran en rotación alrededor de un eje, describiendo una trayectoria circular cerrada o helicoidal abierta. Esta definición no resulta de gran ayuda para entender con precisión de qué estamos hablando, pero puede ayudarnos a formarnos una imagen más o menos precisa saber que los tornados son vórtices que se producen en la atmósfera terrestre, que, a su vez, contiene gases que se comportan de forma conjunta como un fluido.

Lo interesante es que un grupo de físicos de la Universidad de Nottingham, en Reino Unido, ha conseguido por primera vez generar un vórtice en helio superfluido, un gas que en este estado tiene una viscosidad extremadamente baja. Su propósito era recrear en su laboratorio con la máxima precisión posible el entorno gravitacional de un agujero negro para identificar cómo deforma el continuo espacio-tiempo en torno a él y comprobar si sus predicciones teóricas eran o no correctas. Parece algo increíble, pero sí, este ingenio es la recreación más precisa de un agujero negro que se ha llevado a cabo hasta ahora en un laboratorio.

Como hemos visto en las primeras líneas de este artículo, los agujeros negros son extremadamente difíciles de estudiar debido a que no emiten ningún tipo de radiación que podamos detectar. Lo único que podemos identificar es la radiación que emite la materia caliente en rotación que está cayendo hacia su interior mientras permanece atrapada en el campo gravitatorio del agujero negro.

Afortunadamente gracias a simuladores como el que han ideado estos físicos de la Universidad de Nottingham es posible entender con más precisión cómo es la interacción que se produce entre los agujeros negros y el continuo espacio-tiempo. Porque sí, por muy sorprendente que nos parezca esta «imitación» de laboratorio funciona. Silke Weinfurtner, uno de los físicos que ha ideado este experimento, asegura que «utilizando este método podemos predecir cómo se comportan los campos cuánticos en el espacio-tiempo curvado en las inmediaciones de un agujero negro». Ahí queda eso.

Imagen | NASA

Más información | Nature

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