MADRID 3 Jun. (EUROPA PRESS) -
Como los recortes de fondos federales afectan décadas de investigación, los científicos podrían recurrir a los agujeros negros en busca de alternativas naturales y más baratas a las costosas instalaciones que buscan materia oscura y partículas igualmente esquivas que contienen pistas sobre los secretos más profundos del universo, sugiere un nuevo estudio de Johns Hopkins (Estados Unidos) sobre agujeros negros supermasivos. La investigación aparece en 'Physical Review Letters'.
Los hallazgos podrían ayudar a complementar gastos multimillonarios y décadas de construcción necesarios para complejos de investigación como el Gran Colisionador de Hadrones de Europa, el acelerador de partículas más grande y de mayor energía del mundo.
"Una de las grandes esperanzas de los colisionadores de partículas como el Gran Colisionador de Hadrones es que genere partículas de materia oscura, pero aún no hemos visto ninguna evidencia", apunta Joseph Silk, coautor del estudio y profesor de astrofísica en la Universidad Johns Hopkins y la Universidad de Oxford (Reino Unido). "Por eso se está debatiendo la construcción de una versión mucho más potente, un supercolisionador de nueva generación. Pero mientras invertimos 30 000 millones de dólares y esperamos 40 años para construir este supercolisionador, la naturaleza podría ofrecernos un atisbo del futuro en los agujeros negros supermasivos".
Los colisionadores de partículas colisionan protones y otras partículas subatómicas a una velocidad cercana a la de la luz, exponiendo los aspectos más fundamentales de la materia. Sutiles destellos de energía y los restos del choque podrían revelar partículas previamente desconocidas, incluyendo posibles candidatos a materia oscura, un componente crucial pero misterioso del universo que los científicos aún no han detectado. Instalaciones como el Gran Colisionador de Hadrones, un túnel circular de 27 kilómetros, también han contribuido a transformar internet, la terapia contra el cáncer y la computación de alto rendimiento.
Un agujero negro puede girar sobre su eje como un planeta, pero con mucha mayor fuerza debido a su intenso campo gravitacional. Los científicos están descubriendo cada vez más que algunos agujeros negros masivos que giran rápidamente en el centro de las galaxias liberan enormes erupciones de plasma, probablemente debido a chorros alimentados por la energía de su giro y los discos de acreción circundantes. Son estos eventos los que podrían generar los mismos resultados que los supercolisionadores creados por el hombre, según el nuevo estudio.
"Si los agujeros negros supermasivos pueden generar estas partículas mediante colisiones de protones de alta energía, podríamos obtener una señal en la Tierra: alguna partícula de muy alta energía pasando rápidamente por nuestros detectores", expone Silk, quien también es investigador del Instituto de Astrofísica de París y de la Universidad de Oxford. "Eso constituiría la evidencia de un novedoso colisionador de partículas dentro de los objetos más misteriosos del universo, que alcanza energías inalcanzables en cualquier acelerador terrestre. Veríamos algo con una firma extraña que posiblemente proporcione evidencia de materia oscura, lo cual es un poco más complejo, pero es posible".
El nuevo estudio muestra que los flujos de gas que se precipitan cerca de un agujero negro pueden extraer energía de su giro, volviéndose mucho más violentos de lo que los científicos creían posible. Cerca de un agujero negro que gira rápidamente, estas partículas pueden colisionar caóticamente. Aunque no es idéntico, el proceso es similar a las colisiones que los científicos crean utilizando campos magnéticos intensos para acelerar partículas en el túnel circular de un colisionador de partículas de alta energía.
Algunas partículas de estas colisiones se hunden en la garganta del agujero negro y desaparecen para siempre. Pero debido a su energía y momento, algunas también salen, y son estas últimas las que se aceleran a energías sin precedentes -comenta Silk-. Descubrimos la energía que podrían tener estos haces de partículas: tan potentes como los de un supercolisionador, o incluso más. Es muy difícil determinar cuál es el límite, pero sin duda alcanzan la energía del nuevo supercolisionador que planeamos construir, por lo que sin duda podrían ofrecernos resultados complementarios.
Para detectar estas partículas de alta energía, los científicos podrían utilizar observatorios que ya registran supernovas, erupciones masivas de agujeros negros y otros eventos cósmicos, explica Silk. Estos incluyen detectores como el Observatorio de Neutrinos IceCube en el Polo Sur o el Telescopio de Neutrinos Kilométricos Cube, que recientemente detectó el neutrino más energético jamás registrado bajo el mar Mediterráneo. "La diferencia entre un supercolisionador y un agujero negro es que los agujeros negros están muy lejos", insiste Silk. "Aun así, estas partículas nos alcanzarán".