La "tabla periódica" de los agujeros negros

Un objeto orbitando cerca de un agujero negro puede trazar una variedad de intricados diseños.

Los físicos encontraron un orden oculto en el zoo de los extraños caminos que los objetos pueden trazar en el espacio curvado alrededor de un agujero negro, permitiéndoles crear una "tabla periódica" de las órbitas de los agujeros negros.

Un objeto orbitando cerca de un agujero negro puede trazar una variedad de intricados diseños.

Ilustración:Janna Levin/Gabe Perez-Giz/Universidad Columbia.

Este conocimiento podría ayudar a los científicos a enfocar su búsqueda de ondas gravitacionales, ondas en el espacio disparadas por los movimientos de objetos masivos, como un par de agujeros negros orbitándose.

Lejos de un agujero negro, un objeto trazará una elipse al orbitar al masivo objeto, como los planetas en nuestro sistema solar hacen al orbitar al Sol.

Pero muy cerca de un agujero negro, la teoría general de la relatividad predice un raro comportamiento, debido a la forma en que el ultra poderoso campo gravitacional de los agujeros negros comban la fábrica del espacio. Por ejemplo, un objeto podría viajar en un camino elongado hacia el agujero negro, luego realizar un bucle apretado alrededor del agujero una o más veces antes de ser arrojado hacia afuera otra vez.

Los objetos que realizan esos pasajes cercanos siguen senderos que esencialmente nunca repiten en la misma forma exactamente, sus cursos precisan trajectorias y velocidades iniciales.

Descubrir algún orden oculto en la desconcertante variedad de posibles órbitas podría parecer imposible, pero los físicos Janna Levin y Gabe Perez-Giz de la Universidad Columbia en Nueva York, hicieron justamente eso.

Usaron modelos matemáticos en los que la trayectoria y velocidad inicial de un objeto son fijados en la forma correcta para permitir a su órbita repetirse exactamente - una situación "perfecta" dicen los autores nunca ocurriría en el mundo real.

Diseño de trébol

Un ejemplo de esto es el diseño de trébol, donde el objeto traza cada hoja en el diseño, luego repite todo otra vez cuando vuelve a su punto inicial. "Es totalmente diferente de lo que vemos en el comportamiento de las órbitas planetarias", Levin dijo a New Scientist.

La clave, hallada por los investigadores, fue que para cada camino no repetido que los objetos del mundo real probablemente sigan, hay un correspondiente camino repetitivo que traza un curso muy similar. Por ejemplo, un objeto viajando en una órbita elíptica en la que la órbita misma precesa alrededor, o rota, podría ser modelada por una estructura tipo flor con 10 millones de pétalos superpuestos.

Ese descubrimiento permitió al equipo organizar todos los posibles caminos en diferentes grupos, basados en el camino repetitivo al que se parecen. Esto puede ser útil para los científicos que buscan ondas gravitacionales.

Descifrando señales

Esto es así porque el diseño de las ondas gravitacionales producidas por dos agujeros negros orbitándose antes de fusionarse, depende de la forma de sus órbitas.

Un mejor entendimiento de estas órbitas podría dar a los físicos una mejor idea de qué buscar en los datos recogidos por los observatorios.

Y como como un par de agujeros negros orbitándose son descriptos por cerca de 10 números claves - incluyendo su masa, tasa de spin, dirección de spin- la nueva "tabla periódica" podría ayudar a los físicos determinar esas características físicas de cualquier onda gravitacional que observen de esos pares, dice Levin.

"Creo que nadie ha tratado de crear una clasificiación semejantes previamente", dice Daniel Kennefick, experto en agujeros negros de la Universidad de Arkansas. "Bien podría ser una idea fructífera." y agregó que hay una cosa curiosa acerca de las clasificaciones: "es muy difícil decir hasta que haya pasado cierto tiempo cuán útil podrán ser".

Fuentes y links relacionados

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New Scientist:'Periodic table' organises zoo of black hole orbits, por David Shiga
A Periodic Table for Black Hole Orbits
Janna Levin, Gabe Perez-Giz
Sitio de Janna Levin

Fuente: Últimas noticias del cosmos