{"id":346,"date":"2019-05-01T15:59:36","date_gmt":"2019-05-01T13:59:36","guid":{"rendered":"http:\/\/projects.ift.uam-csic.es\/grass\/?p=346"},"modified":"2019-05-01T16:01:36","modified_gmt":"2019-05-01T14:01:36","slug":"efectos-de-teoria-de-cuerdas-en-agujeros-negros-en-rotacion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/projects.ift.uam-csic.es\/grass\/?p=346","title":{"rendered":"Efectos de teor\u00eda de cuerdas en agujeros negros en rotaci\u00f3n"},"content":{"rendered":"

En los pr\u00f3ximos a\u00f1os, y por primera vez en la historia, vamos a poder medir con precisi\u00f3n las propiedades de los agujeros negros astrof\u00edsicos. Esto ser\u00e1 posible gracias a detectores de ondas gravitacionales como LIGO y Virgo \u2014 que son capaces de detectar las ondas producidas tras la colisi\u00f3n de dos agujeros negros \u2014 , as\u00ed como a otros experimentos como el Event Horizon Telescope<\/em>, que recientemente nos ha proporcionado la primera imagen de un agujero negro. Estas nuevas observaciones nos van a permitir poner a prueba la Teor\u00eda de la Relatividad General (RG) de Einstein en condiciones de gravedad extrema. Una de las preguntas que caben preguntarse es, \u00bftendr\u00e1n los agujeros negros del mundo real las mismas propiedades que predice la teor\u00eda de Einstein, o ser\u00e1n distintos? <\/span><\/p>\n

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Hay motivos te\u00f3ricos para esperar que haya modificaciones a la RG, y estas desviaciones podr\u00edan observarse gracias a estos experimentos. El principal problema de RG es que es una teor\u00eda incompatible con la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica, por lo que gran parte de la comunidad cient\u00edfica piensa que se trata de una teor\u00eda aproximada. Por lo tanto, a partir de cierto punto debe haber modificaciones a la teor\u00eda de Einstein. Por ejemplo, la teor\u00eda de cuerdas es una teor\u00eda cu\u00e1ntica que incluye la gravedad, y predice que RG es corregida con lo que se denominan \u00abt\u00e9rminos de curvatura superior\u00bb. El efecto de estas correcciones es, por lo general, muy peque\u00f1o, pero se hace cada vez m\u00e1s importante cuando la gravedad es muy fuerte, como ocurre en los agujeros negros. Ser\u00e1 conveniente aclarar un punto aqu\u00ed: aunque pueda parecer parad\u00f3jico, el campo gravitatorio cerca de un agujero negro peque\u00f1o es m\u00e1s intenso que cerca uno grande. Por lo tanto, estas correcciones cu\u00e1nticas ser\u00e1n desde luego importantes para agujeros negros microsc\u00f3picos, pero \u00bfpodr\u00edamos observarlas tambi\u00e9n en agujeros negros de masa estelar? Aunque parece improbable, debemos considerar esta posibilidad dado que, sencillamente, jam\u00e1s hemos explorado la gravedad en situaciones tan extremas.<\/span> Pero para poder buscar experimentalmente la existencia de correcciones a la teor<\/span>\u00eda de Einstein, primero debemos predecir te\u00f3ricamente cuales ser<\/span>\u00edan sus efectos en los agujeros negros.<\/span><\/p>\n

Cuando se modifica la teor\u00eda de Einstein debido a correcciones de curvatura, las propiedades de los agujeros negros tambi\u00e9n cambian. En particular, los agujeros negros en rotaci\u00f3n (realistas) ya no vienen descritos por la conocida como \u201csoluci\u00f3n de Kerr\u201d de las ecuaciones de Einstein. En un art\u00edculo reciente<\/span><\/p>\n

Leading higher-derivative corrections to Kerr geometry<\/em>
\nPablo A. Cano, Alejandro Ruip\u00e9rez, arXiv:1901.01315 [gr-qc]<\/a><\/span><\/p>\n

hemos encontrado las nuevas soluciones de agujero negro en rotaci\u00f3n cuando tenemos en cuenta estas posibles correcciones a la teor\u00eda de Einstein, incluyendo en particular las correcciones predichas por teor\u00eda de cuerdas. Como consecuencia hemos podido estudiar en detalle c\u00f3mo cambian sus propiedades. Por ejemplo, con la misma masa y cantidad de rotaci\u00f3n, estos agujeros negros tienen un tama\u00f1o y forma ligeramente diferentes a los predichos por la RG, y estas diferencias podr\u00edan observarse en los experimentos. <\/span><\/p>\n

Aunque estudiamos varias propiedades de los nuevos agujeros negros, vamos a centrarnos aqu\u00ed en un fen\u00f3meno que es bastante curioso y novedoso. Resulta que seg\u00fan la RG, la gravedad es invariante bajo las transformaciones de paridad. En t\u00e9rminos llanos, esto significa que las leyes de la f\u00edsica (en este caso, de la gravedad) son las mismas cuando se intercambia derecha por izquierda. Esto tambi\u00e9n se puede expresar como el hecho de que la f\u00edsica del mundo \u201cal otro lado del espejo\u201d es la misma que en nuestro mundo. Sin embargo, sabemos que esta no es una propiedad fundamental de la naturaleza: hay ciertos procesos f\u00edsicos relacionados con los neutrinos que distinguen la izquierda de la derecha. <\/span><\/p>\n

Bien, pues resulta que es posible modificar la gravedad de modo que ya no sea invariante al intercambiar derecha e izquierda. Entonces, \u00bfqu\u00e9 les pasa los agujeros negros con rotaci\u00f3n en esos casos? Pues ocurre un fen\u00f3meno bastante interesante y es que se pierde la simetr\u00eda ecuatorial (es decir, la simetr\u00eda de reflexi\u00f3n respecto al plano ecuatorial). En este caso, no es lo mismo si el agujero est\u00e1 girando en un sentido o en el contrario, pues las partes de arriba y de abajo se intercambian. Esto se entiende mejor ech\u00e1ndole un vistazo a las siguientes animaciones. En la primera <\/span><\/p>\n

\"\"
Horizonte de agujero negro con roraci\u00f3n de acuerdo con la Teor\u00eda de la Relatividad General.<\/figcaption><\/figure>\n

vemos el horizonte de un agujero negro predicho por la RG. Al aumentar la velocidad de giro vemos que el horizonte se achata, pero en cualquier caso sigue siendo sim\u00e9trico respecto al ecuador.<\/span><\/p>\n

En la segunda<\/span><\/p>\n

\"\"
Horizonte de ua agujero negro con rotaci\u00f3n en una teor\u00eda de gravedad con t\u00e9rminos de orden superior en curvatura que violan la simetr\u00eda de paridad.<\/figcaption><\/figure>\n

vemos un agujero negro cuando hemos a\u00f1adido correcciones que rompen la simetr\u00eda derecha\/izquierda. En este caso observamos que al ponerlo en rotaci\u00f3n el horizonte pierde la simetr\u00eda ecuatorial, de modo que el \u201chemisferio\u201d norte y el \u201chemisferio\u201d sur tienen de hecho formas muy distintas. <\/span><\/p>\n

Este tipo de fen\u00f3meno y otros son susceptibles de ser detectados, siempre y cuando los efectos no sean demasiado peque\u00f1os. En caso de que lleg\u00e1ramos a observar una desviaci\u00f3n de la teor\u00eda de Einstein, las consecuencias ser\u00edan inimaginables para nuestra comprensi\u00f3n de la f\u00edsica.<\/span><\/p>\n

Pablo Cano<\/p>\n

\u00a0<\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

En los pr\u00f3ximos a\u00f1os, y por primera vez en la historia, vamos a poder medir con precisi\u00f3n las propiedades de los agujeros negros astrof\u00edsicos. Esto ser\u00e1 posible gracias a detectores de ondas gravitacionales como LIGO y Virgo \u2014 que son capaces de detectar las ondas producidas tras la colisi\u00f3n de dos agujeros negros \u2014 , … <\/p>\n

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