Agujero negro podría ofrecer pistas de dimensiones extra

La fuente de radio Sagitario A*, que estaría asociada con
el agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea.

¿Podría el espacio tener dimensiones más allá de las tres que todos conocemos y amamos? Algunas teorías en física de partículas especulan que tal vez, a pesar de que estas dimensiones estarían 'enrolladas' en diminutas formas geométricas, probablemente podrían ser investigadas en las colisiones de partículas de alta energía. Ahora, sin embargo, un teórico sugiere que, al menos en principio, estas hipotéticas dimensiones podrían revelarse de otro modo sutil. Si hay dimensiones extra, entonces la gravedad del agujero negro en el centro de nuestra galaxia podría hacer brillar drásticamente las imágenes de las estrellas detrás de él. Sin embargo, otros ven problemas para hacer funcionar el plan.

La idea se basa en dos supuestos. Primero, que el espacio tiene dimensiones extra. Ese es un principio central de la teoría de cuerdas, que postula que cada parte fundamental de la materia es en realidad una cadena infinitesimal que vibra en una forma u otra. Según la teoría de cuerdas, el espacio tiene seis dimensiones extra que no vemos debido a que están rizadas y enredadas en escalas de longitud muy pequeñas.

El segundo supuesto es que el espacio es curvado por un agujero negro. Según la teoría de la gravedad de Einstein, la materia curva el espacio y el tiempo. Esta deformación cambia las rutas que siguen los objetos en caída libre, haciendo que, por ejemplo, los planetas orbiten el Sol en vez de viajar a una velocidad constante en línea recta en el espacio; en otras palabras, creando lo que conocemos como gravedad.

En la teoría de Einstein, el espacio-tiempo curvado afecta incluso a la luz. Cuando la luz de una estrella pasa cerca de una galaxia, por ejemplo, curva su camino, cambiando el lugar donde la estrella aparece en el cielo, el efecto llamado lente gravitacional. Si una estrella se encuentra justo detrás de una lente gravitacional, como un agujero negro, el efecto puede producir múltiples imágenes de una estrella o incluso un anillo de Einstein que rodea a la lente. Al igual como lo hace un telescopio, las lentes gravitacionales también hacen que las estrellas parezcan más grandes y, por lo tanto más brillantes.

Ahora, el físico Amitai Bin-Nun, de la Universidad de Pennsylvania afirma que la lente gravitacional cerca de Sagitario A*, el agujero negro supermasivo que se cree que está en el centro de la Vía Láctea, podría proporcionar una forma para buscar dimensiones extra. En una versión del escenario de dimensiones extra, la gravedad es mucho más fuerte cerca del agujero negro de lo que sería sin las dimensiones extra, de modo que las imágenes de las estrellas parecen más grandes y brillantes de lo que deberían. Bin-Nun utilizó simulaciones numéricas para demostrar que, en un mundo con dimensiones extra en comparación con otro sin ellas, una estrella conocida como S2 podría ser hasta un 44% más brillante cuando alcance su máximo brillo en el año 2018. Si S2 se viera tan brillante, podría ser evidencia de dimensiones extra, o al menos evidencia de que nuestra comprensión de la gravedad debe ser modificada.

Bin-Nun dice que el método, publicado en Physical Review D, podría ser una buena forma para investigar las propiedades del agujero negro, pero reconoce problemas prácticos y teóricos. Usar lentes gravitacionales para la búsqueda de dimensiones extra "depende de un telescopio que sea capaz de ver un objeto muy débil" en el centro galáctico, dice, lo que puede ser poco práctico dada la tecnología actual. Aún así, si los astrofísicos observan el brillo que Bin-Nun predice, podría ser una señal de que algunas de esas dimensiones extra se encuentran tan 'enrolladas' como para detectar su efecto.

El físico Abraham Loeb de la Universidad de Harvard dice que "en general, es una buena idea para poner a prueba modificaciones de la gravedad" utilizando agujeros negros. Pero dice que la hipótesis de Bin-Nun, será difícil de validar y que las observaciones de las órbitas de los planetas del Sistema Solar pueden descartar cambios tan grandes en la fuerza de la gravedad. Por otra parte, dice Loeb, si el agujero negro está rotando, produciría efectos que fácilmente podrían confundirse con las predicciones de Bin-Nun.

Fuente