Por primera vez, físicos logran recrear anillos como los que rodean a los agujeros negros supermasivos en el laboratorio. Los chorros de plasma hipercaliente abren una nueva ventana para comprender a los monstruos cósmicos.
Logran recrear en el laboratorio los indómitos anillos de acreción que giran incesantemente alrededor de los agujeros negros. Los anillos artificiales fueron creados a partir de chorros de plasma supercalentado e imitan el comportamiento de la materia que se arremolina violentamente en el disco de horizonte de sucesos de los monstruos cósmicos.
Entre los límites y el disco de acreción
Los agujeros negros son objetos misteriosos que poseen un campo magnético extremadamente fuerte, tanto que una vez que la materia cruza el horizonte de sucesos, ni siquiera la luz, que es el objeto que viaja a mayor velocidad en el Universo, puede escapar de las garras de los agujeros.
El horizonte de sucesos es entonces el límite a partir del cual la gravedad tragará todo aquello que ose cruzarlo. Pero la rotación súper rápida del anillo de materia alrededor de un agujero, crea una fuerza centrífuga que empuja las partículas de plasma extremadamente caliente hacia afuera, contrarrestando la gravedad del agujero y manteniendo al plasma en una órbita estable girando alrededor de él.
Crédito: NASA’s Goddard Space Flight Center/Jeremy SchnittmanLos anillos en el disco de acreción han dado más idea a los astrónomos de cómo se observa realmente un agujero negro. Ya habían predicho que tales objetos no eran agujeros completamente oscurecidos, sino que brillaban en el cosmos debido al plasma que hay a su alrededor. Esto se comprobó con la primera fotografía de un agujero negro y su halo borroso de luz naranja, el llamado M87* que tiene el tamaño de un sistema solar completo y que vive en el corazón de la galaxia Messier 87.
Pero los astrofísicos han ido ahora mucho más lejos, al recrear anillos de agujeros negros en el laboratorio. Los investigadores del Imperial College London, utilizaron una máquina generadora de megaamperios para experimentos de implosión de plasma (MAGPIE), para generar chorros de plasma súper caliente y así, generar anillos de agujero negro artificiales.
Lo lograron gracias a la colisión de ocho chorros de plasma separados, mismos que formaron una columna giratoria central. Al igual que los discos de acreción de los agujeros supermasivos, el comportamiento en el laboratorio mostró cómo el plasma se arremolinó desde el centro hacia los bordes.
La masa giratoria resultado de la colisión de columnas de plasma, tan sólo duró una rotación que tardó 150 nanosegundos en completarse. Sin embargo, los investigadores han dicho que se trata del comienzo y que buscarán extender la duración de los pulsos, para comprender cómo crecen los discos en múltiples rotaciones. De esta forma, podrían responder la mayor incógnita sobre los discos de acreción: ¿cómo es que los agujeros negros crecen si es que los discos de acreción permanecen en órbitas estables alrededor de ellos?
“La teoría principal es que las inestabilidades en los campos magnéticos en el plasma causan fricción, lo que hace que [el plasma] pierda energía y caiga en el agujero negro”, explican los investigadores. “Pero los experimentos futuros pueden probar esta teoría”, agregan.
Agujeros negros en el laboratorio
Esta no es la primera vez que científicos intentan crear agujeros negros artificialmente en el laboratorio. Hace unos meses un equipo de la Universidad de Ámsterdam, creó una cadena unidimensional de átomos que arrojó electrones hacia otras posiciones, tal como sucede en el horizonte de sucesos de un agujero negro.
En aquella ocasión, la investigación se enfocó en analizar cómo es que los horizontes de sucesos son capaces de generar la llamada radiación de Hawking, predicha por el famoso astrofísico inglés Stephen Hawking.
Crédito: ESASe espera que el avance en el estudio de los agujeros negros llevados al laboratorio, ayude a los físicos a comprender cómo se comportan los misteriosos objetos y finalmente, sepamos qué hay dentro de ellos y cómo afectan a la materia cercana.
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Referencias:
Valenzuela-Villaseca, V. et al. Characterization of Quasi-Keplerian, Differentially Rotating, Free-Boundary Laboratory Plasmas. Physical Review Letters (2023), DOI.
Alejandra Martínez
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