Científicos de la Universidad de Nottingham han dado un salto significativo en la comprensión del funcionamiento de uno de los misterios del universo.

Han simulado con éxito las condiciones alrededor de agujeros negros usando un baño de agua especialmente diseñado. Sus hallazgos arrojan nueva luz sobre la física de los agujeros negros con la primera evidencia de laboratorio del fenómeno conocido como la super-radiancia “la extracción de energía de un agujero negro rotatorio”, logrado con el uso de agua y un generador para crear ondas.

La investigación ‘Dispersión super-radiante rotacional en un flujo de vórtice’ se ha publicado en Nature Physics. Fue realizada por un equipo en el Laboratorio de Gravedad Cuántica en la Escuela de Física y Astronomía de Nottingham.

El trabajo fue dirigido por Silke Weinfurtner de la Escuela de Ciencias Matemáticas. En colaboración con un equipo interdisciplinario diseñó y construyó el “baño” análogo de agujero negro y un sistema de medición para simular condiciones de agujero negro.

Citado por EurekaAlert, Weinfurtner dijo: “Esta investigación ha sido especialmente interesante, ya que ha reunido la experiencia de físicos, ingenieros y técnicos para lograr nuestro objetivo común de simular las condiciones de un agujero negro y demostrar que la super-radiancia existe. Motivará más investigación sobre la observación de la super-radiancia en la astrofísica”.

El experimento de Nottingham se basó en la teoría de que un área inmediatamente fuera del horizonte de sucesos de un agujero negro rotatorio “un punto de no retorno gravitacional de un agujero negro” será arrastrada por la rotación y cualquier onda que entre en esta región, pero no se aparta más allá del horizonte de sucesos, sino que debería ser desviada y salir con más energía de la que llevaba en el camino – un efecto conocido como super-radiancia.

Este fenómeno “la extracción de energía de un agujero negro rotatorio” también se conoce como el Mecanismo de Penrose y es un precursor de la radiación de Hawking – una versión cuántica de la superradiancia del agujero negro.

Weinfurtner dijo: “Algunos de los fenómenos bizarros de los agujeros negros son difíciles, si no imposibles, de estudiar directamente, lo que significa que existen posibilidades experimentales muy limitadas.

Para el experimento, se diseñó especialmente un baño de 3 metros de largo, 1,5 de ancho y 50 centímetros de profundidad con un agujero en el centro. El agua se bombeó en un circuito cerrado para establecer un flujo de drenaje rotatorio. Una vez alcanzadas las ondas de profundidad deseadas, se generaron en frecuencias variadas hasta que el efecto de dispersión supperadiante se creó y registró utilizando un sensor de interfaz de fluido de aire 3D especialmente diseñado.

Se usaron pequeños puntos de papel blanco perforados por una máquina de coser especialmente adaptada para medir el campo de flujo – la velocidad del flujo de fluido alrededor del análogo de agujero negro.

Esta investigación ha supuesto muchos años de elaboración. La idea inicial para crear un efecto supperradiante con agua comenzó con un cubo y bidet. Weinfurtner dijo: “Esta investigación ha crecido desde humildes comienzos. Tenía la idea inicial de un experimento basado en agua cuando estaba en la Escuela Internacional de Estudios Avanzados (SISSA) en Italia y creé un experimento con un cubo y un bidet. Sin embargo, cuando causé una inundación, encontré rápidamente un laboratorio para seguir trabajando”

Fuente: Europa Press