Construyen el primer análogo de una “bomba de agujero negro”

Antes de sumergirnos en el concepto de una “bomba de agujero negro”, una idea que parece aterradora, hay que comprender algunos detalles de la física de un agujero negro. Primero, necesitamos hablar brevemente sobre la ergosfera de un agujero negro: el espacio fuera del horizonte de sucesos. Sabemos que la gravedad deforma el espacio-tiempo. El campo gravitacional de un agujero negro es tan intenso que no solo deforma el espacio-tiempo, sino que lo arrastra con su rotación. Esto se denomina arrastre de marco.

Cuando las partículas viajan a través del espacio-tiempo afectado gravitacionalmente, simplemente se desplazan a su propia velocidad. Pero si ese espacio-tiempo se mueve y las partículas viajan en la misma dirección, parecen viajar más rápido para cualquiera que se encuentre fuera de él, algo así como caminar por una cinta transportadora en un aeropuerto.

Esto hace que, cuando una partícula emerge del espacio-tiempo en movimiento, tiene más momento. Esta es precisamente la base para que un equipo de científicos haya desarrollado Los investigadores han creado el primer análogo de laboratorio de la "bomba de agujero negro", un concepto teórico desarrollado por físicos en la década de 1970.

Si por algo son conocidos los agujeros negros, es por su insaciable e ineludible gravedad. En un agujero negro entran cosas. De hecho, no se obtiene mucho. Desde más allá del horizonte de sucesos, esto es cierto, hasta donde sabemos. Pero desde el espacio que rodea a un agujero negro, se podría obtener algo. Como propuso Roger Penrose en 1971, la potente energía rotacional de un agujero negro en rotación podría utilizarse para amplificar la energía de las partículas cercanas.

El físico Yakov Zel'Dovich descubrió que no se necesitaba un agujero negro para observar este fenómeno en acción. Un cuerpo rotando en una cámara de resonancia podría producir la misma transferencia y amplificación de energía, aunque a una escala mucho menor. Estudios posteriores descubrieron que, si se encierra todo el aparato en un espejo, se genera un bucle de retroalimentación positiva que amplifica la energía hasta que explota fuera del sistema.

Este concepto se denominó bomba de agujero negro, y un equipo de físicos dirigido por Marion Cromb, de la Universidad de Southampton (Reino Unido), afirma haberlo hecho realidad. El estudio se ha publicado en arXiv. Para mayor tranquilidad, esta bomba de agujero negro no representa ningún peligro. Consiste en un cilindro giratorio de aluminio, colocado dentro de capas de bobinas que generan campos magnéticos que giran a su alrededor a velocidades controlables.

Si bien el equipo de Cromb no reproduce el efecto gravitacional de un agujero negro, sí logra simularlo utilizando campos magnéticos como sustitutos de las partículas, con las bobinas alrededor del sistema actuando como reflector para producir el bucle de retroalimentación.

Al realizar el experimento, descubrieron que, cuando el cilindro gira más rápido y en la misma dirección que el campo magnético, este se amplifica y cuando el cilindro gira más lentamente que el campo magnético, este se atenúa.

“El sistema satisface las condiciones experimentales especuladas por Zel'dovich para la observación de la generación espontánea, así como las condiciones para las bombas de agujero negro - señala el estudio -. Los experimentos presentados aquí son una implementación directa del concepto de bomba de agujero negro”.

Teniendo en cuenta que no podemos sondear los agujeros negros directamente, análogos como este son una excelente manera de comprender sus propiedades. Por ahora, sin embargo, el experimento podría representar un paso significativo hacia una mejor comprensión de la física de los objetos gravitacionalmente más extremos del universo.