Como sabe cualquiera que haya visto una película de ciencia ficción, crear un agujero negro en un laboratorio no parece una buena idea.
Pero eso no detuvo a los investigadores en Inglaterra que querían ver si podían crear algo en el laboratorio que sirviera como un análogo de un agujero negro y les diera mayores conocimientos sobre la forma en que el espacio-tiempo se curva cerca de los devoradores de gravedad galácticos.
Por eso, investigadores de la Universidad de Nottingham (ONU), el King’s College de Londres y la Universidad de Newcastle recurrieron a los vórtices en los fluidos, que pueden, de alguna manera, imitar la forma en que la materia gira alrededor de un agujero negro en el espacio.
En particular, decidieron ver si podían mejorar un método previo inventado en el Laboratorio de Agujeros Negros de la ONU en el que un vórtice en un baño de agua especialmente diseñado arrojó luz sobre un fenómeno particular que se sabe que ocurre alrededor de los agujeros negros conocido como superrradiancia. (Puedes ver ese experimento en el siguiente video de la ONU).
Los científicos causan sensación con la investigación de los agujeros negros
En este caso, utilizaron helio superfluido enfriado a una temperatura helada de -271 °C (-456 °F). Los superfluidos son fluidos con una viscosidad cercana a cero.
«El uso de helio superfluido nos ha permitido estudiar pequeñas ondas superficiales con mayor detalle y precisión que con nuestros experimentos anteriores en el agua», dijo Patrik Svancara de la Facultad de Ciencias Matemáticas de la Universidad de Nottingham, autor principal del estudio. «Como la viscosidad del helio superfluido es extremadamente pequeña, pudimos investigar meticulosamente su interacción con el tornado superfluido y comparar los hallazgos con nuestras propias proyecciones teóricas».
A la temperatura a la que se enfrió el helio superfluido, comienza a exhibir propiedades cuánticas, que pueden hacer que se vuelva inestable. Sin embargo, gracias a una cámara hecha a medida, el equipo de investigación pudo contener el fluido y mitigar los efectos cuánticos.
«El helio superfluido contiene objetos diminutos llamados vórtices cuánticos, que tienden a separarse unos de otros», dijo Svancara. «En nuestra configuración, hemos logrado confinar decenas de miles de estos cuantos en un objeto compacto que se asemeja a un pequeño tornado, logrando un flujo de vórtice con una fuerza récord en el ámbito de los fluidos cuánticos».
Al medir la dinámica de las ondas en la superficie de este superfluido superenfriado, el equipo pudo concluir que el sistema imitaba las condiciones gravitacionales que eran las mismas que las que se encuentran cerca de los agujeros negros en rotación. La esperanza es que la configuración ayude al equipo a obtener conocimientos aún mayores sobre los agujeros negros que, a pesar de descubrimientos en cursotodavía guardan multitud de misterios para los astrofísicos.
«Cuando observamos por primera vez firmas claras de la física de los agujeros negros en nuestro experimento analógico inicial allá por 2017, fue un momento decisivo para comprender algunos de los fenómenos extraños que a menudo son difíciles, si no imposibles, de estudiar de otra manera», dijo Silke Weinfurtner, quien lidera el trabajo en el Laboratorio Black Hole. «Ahora, con nuestro experimento más sofisticado, hemos llevado esta investigación al siguiente nivel, lo que eventualmente podría llevarnos a predecir cómo se comportan los campos cuánticos en el espacio-tiempo curvo alrededor de los agujeros negros astrofísicos».
La investigación ha sido publicada en la revista Naturaleza.
Fuente: Universidad de Nottingham
