Un descubrimiento que llegó una década antes de lo esperado dio sustento a un aspecto más de la teoría de Albert Einstein sobre los agujeros negros. Se trata del “teorema de la calvicie” de los agujeros negros.
Isi es investigador del proyecto LIGO -responsable de las primeras observaciones de agujeros negros, ganador del Nobel de Física de 2017-, doctor en Física, ahora instalado en Boston en el MIT (Massachusetts Institute of Technology).
El 13 de setiembre se publicó el artículo con este descubrimiento. Este nuevo análisis "nos da una nueva pista sobre el comportamiento de los agujeros negros al ser perturbados", señaló Isi.
"La observación es consistente con lo que se espera dada la teoría de Einstein: es decir, que los agujeros negros son extremadamente simples. Esto no significa que futuras observaciones detecten 'pelo', pero es un primer paso", agregó.
"Las únicas características de un agujero negro son su masa, velocidad de giro y, en teoria, carga eléctrica. Sin embargo, no se espera que agujeros negros en la naturaleza tengan carga", dijo Isi.
La historia de la investigación
El foco fue sobre el primer agujero negro detectado el 14 de septiembre de 2015.
Aquella primera observación de un agujero negro era, en realidad, el choque de dos agujeros negros.
"A través de ondas gravitacionales observamos dos agujeros negros chocar y convertirse en uno. En este estudio, nos enfocamos en la última parte de la señal, que es emitida por el agujero negro recién nacido a medida que se estabiliza", señaló.
"Este estudio nos llevó alrededor de un año. La razón por la que no se hizo antes es que se creía que la parte de la señal que corresponde al agujero negro final sería muy débil. El análisis requiere identificar al menos dos tonos y solo había evidencia de uno hasta ahora. Uno de mis colaboradores, Matt Giesler, autor también en el estudio, se dio cuenta que existe un tipo de tonos que la mayor parte de los estudios anteriores había ignorado, pero que en realidad dominan una parte importante de la señal que detectamos en 2015. Esto lo establecimos primero con simulaciones de supercomputadora. Una vez que establecimos que esos tonos extra debían estar, volvimos a los datos de la primer detección y pudimos identificar al menos uno", agregó.
"Si se ignoran los sobretonos, la parte de la señal que se puede analizar ocurre bastante después del punto de máxima potencia. Es difícil de estudiar con precisión esa señal débil, y no se esperaba que fuera posible detectar más de un tono con los instrumentos que tenemos ahora. Íbamos a tener que esperar hasta dentro de 10 años más o menos, para que se construyan detectores diez veces más sensibles que LIGO", explicó Isi.
"Para este estudio en particular, mis colegas y yo desarrollamos nuevas técnicas para poder extraer los tonos que componen la señal del agujero negro bebé, señaló.
“Para explicar lo que hicimos, me gusta la analogía de la campana. Cuando una campana se hace sonar, el golpe le da energía que la hace vibrar de manera muy específica. La campana se deshace de esa energía emitiendo sonido. Pero ese sonido viene en tonos muy específicos relacionados con la estructura de la campana. Por ejemplo, una cascabel suena más agudo y por menos tiempo que una campana de iglesia. Si partimos de una grabación del sonido, podemos tratar de reconstruir la estructura y composición de la campana. De manera similar, cuando un agujero negro es perturbado (por ejemplo porque tiras algo adentro, o porque recién fue formado en un proceso violento), rápidamente se deshace de esa energía de sobra emitiendo ondas gravitacionales. Analizando esas ondas, podemos tratar de reconstruir las propiedades del agujero y ver si están de acuerdo con lo que esperamos dada la teoría de Einstein", explicó.
Implicancias y próximos pasos
Tener evidencia de que los agujeros negros no se comportan como predicho por Einstein "revolucionaría nuestro entendimiento del espacio tiempo y, posiblemente, de la mecánica cuántica", opinó Isi.
"Los agujeros negros guardan importantísimos misterios sobre la naturaleza fundamental de las leyes físicas. Saber que se comportan como esperado en este aspecto que confirmamos nos puede guiar hacia mejores teorías. Pero lo más importante es que este tipo de mediciones van a mejorar rápidamente, permitiéndonos estudiar los agujeros negros cada vez con más detalle", destacó.
"Lo excitante de este análisis, más allá del resultado concreto, es el demostrar que de hecho podemos estudiar las propiedades de los agujeros negros a través de sus vibraciones usando instrumentos existentes, algo que no se creía posible. Las mediciones serán cada vez más variadas y precisas. Mucho potencial para más descubrimientos", valoró.
Más allá de este trabajo "Einstein sigue invicto" aunque "tenemos varias razones teóricas para creer que hay algo más allá de su teoría", dijo Isi.