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| Impresión artística del experimento espacial LISA detectando una onda gravitacional. Con estas futuras mediciones, será posible echar un vistazo al patio trasero de un agujero negro. Crédito: NASA |
En la Universidad de Ámsterdam, un grupo de académicos dirigido por Gianfranco Bertone está desarrollando métodos novedosos para recabar datos sobre el entorno de los agujeros negros y sobre los propios agujeros negros. En un nuevo análisis, el equipo de investigadores ha demostrado que será posible distinguir entre la presencia de discos de gas, materia oscura y nuevas partículas ligeras alrededor de los agujeros negros con los futuros detectores de ondas gravitacionales basados en el espacio.
Al menos tres fascinantes entornos podrían rodear a los agujeros negros. El más conocido es un "disco de acreción", es decir, un disco de gas extremadamente caliente que gira alrededor del agujero negro, similar a los que captó recientemente el Telescopio Event Horizon. Sin embargo, existen opciones alternativas.
Una nube de partículas extremadamente ligeras puede rodear un agujero negro, creando una estructura conocida como átomo gravitatorio. Por último, existe la posibilidad de que se trate de materia oscura, una enigmática sustancia que parece impregnar el universo a todas las escalas, pero cuya composición fundamental aún se desconoce. A medida que los agujeros negros se originan y expanden, se prevé que se reúna a su alrededor en estructuras altamente densas en forma de espiga.
Pippa Cole, investigadora postdoctoral del grupo de Gianfranco Bertone y primera autora de la nueva publicación, explica: "Lo bonito es que con las nuevas observaciones será posible distinguir entre las tres situaciones, así como diferenciarlas del caso en el que el patio trasero del agujero negro está simplemente vacío, en el que los dos agujeros negros giran en espiral uno alrededor del otro en el vacío. Hemos desarrollado técnicas estadísticas que, con suficientes datos y una diferencia de masa lo suficientemente grande entre los dos agujeros negros, deberían ser capaces de diferenciar entre los cuatro escenarios muy claramente."
La próxima generación de experimentos, según Cole y sus colaboradores, podrá detectar las ondas gravitacionales producidas por las fusiones de agujeros negros en presencia de un fondo, como un disco de acreción, un átomo gravitacional o un pico de materia oscura. Esto permite utilizar las ondas gravitacionales para buscar posibles candidatos a materia oscura y nuevas partículas ultraligeras.
Gianfranco Bertone, primer autor de la nueva publicación, explica: "Son tiempos apasionantes. Pronto entraremos en una nueva era de la física y la astronomía. Al igual que la física de partículas de precisión nos permite buscar nueva física en los aceleradores de partículas de la Tierra, la astronomía de ondas gravitacionales de precisión pronto nos permitirá buscar materia oscura y nuevas partículas en el Universo."
Fuentes, créditos y referencias: