Científicos simulan un agujero negro en un tanque de agua

El experimento puede ayudar a comprender cómo se mueven las ondas gravitacionales emitidas por el choque brutal de dos de estos poderosos objetos.

Fue un físico canadiense, William Unruh, quien descubrió en 1981 que, con algunas simplificaciones, las ecuaciones que describen la propagación de una onda en la vecindad de un agujero negro son idénticas a las que describen la propagación de una onda en el agua que fluye por un desagüe. Es decir, que cuando quitamos el tapón del lavabo y el agua comienza a desaparecer formando una espiral estamos viendo, de forma muy sencilla y a gran velocidad, cómo actúa uno de estos objetos. Esas regiones del espacio no tragan tan deprisa, pero su poderosa fuerza de gravedad atrae a las estrellas muy distantes, que van cayendo poco a poco mientras otras giran a su alrededor esperando la condena de ser devoradas.

Para los científicos, esta analogía viene como anillo al dedo. Porque ciertos fenómenos que ocurren en los agujeros negros no se pueden observar directamente, así que ¿por qué no simularlos en un laboratorio con un proceso hidrodinámico?

Esto es precisamente lo que ha hecho un equipo internacional de científicos en las instalaciones de la británica Universidad de Nottingham. El experimento, dado a conocer en la revista «Physical Review Letters», ha sido llevado a cabo en un gran tanque de agua de 3 metros por 1,5 metros. El agua fluye hacia afuera a través de un drenaje central y se bombea nuevamente hacia adentro, de modo que el sistema alcanza un punto de equilibrio en el que la cantidad de entrada es igual a la cantidad de salida. De esa forma, dicen los autores, se simula un agujero negro.

El flujo de agua se acelera a medida que se acerca al desagüe. «Cuando producimos ondas en la superficie del agua, obtenemos dos velocidades importantes: la velocidad de propagación de la onda y la velocidad del flujo global de agua», explica en un comunicado Maurício Richartz, profesor de la Universidad Federal de ABC en Brasil y uno de los autores del artículo.

«Lejos del drenaje, la velocidad de la onda es mucho más alta que la velocidad del fluido, por lo que las ondas pueden propagarse en cualquier dirección. Sin embargo, la situación es diferente cerca del desagüe. La velocidad del fluido es mucho mayor que la velocidad de la onda, por lo que las ondas son arrastradas hacia abajo por el flujo de agua incluso cuando se propagan en la dirección opuesta. Así es como se puede simular un agujero negro en el laboratorio», apunta.

Ondas gravitacionales
En un agujero negro astrofísico real, su atracción gravitacional captura la materia y evita que se escapen ondas de cualquier tipo, incluida la luz. En el simulacro hidrodinámico, las ondas en la superficie del fluido no pueden escapar del vórtice que se forma.

Richartz y sus colaboradores recrearon en el tanque de agua la generación de ondas gravitacionales creadas por la colisión brutal de dos agujeros negros. Los científicos tuvieron en cuenta el concepto de vorticidad, clave en la mecánica de fluidos que cuantifica la rotación de regiones específicas de un fluido en movimiento, para saber cómo se amortiguan estas ondas durante su propagación. Cuando se perturba un agujero negro real (por ejemplo, durante un choque con otro), genera ondas gravitacionales que oscilan a una cierta frecuencia. Su amplitud disminuye exponencialmente con el tiempo. «Nuestro principal hallazgo fue que algunas oscilaciones decayeron muy lentamente, o en otras palabras, permanecieron activas durante mucho tiempo y se ubicaron espacialmente cerca del drenaje», explica Richartz.

Las conclusiones ayudarán a los astrofísicos a entender mejor el funcionamiento de estos poderosos cuerpos en el espacio. Para los demás, nuestro lavabo puede ser una pequeña galaxia en miniatura.

Fuente: ABC

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