Físicos de la Universidad de Southampton lograron un hito al crear con éxito una "bomba de agujero negro" en un entorno de laboratorio. Liderado por Marion Cromb, el equipo de investigación diseñó un inofensivo concepto de prueba que simula las condiciones extremas alrededor de un agujero negro en rotación, según Live Science.
La bomba de agujero negro es un fenómeno que fue propuesto por primera vez en la década de 1970 por los físicos Roger Penrose y Yakov Zel'dovich. El concepto implica aumentar la energía con un agujero negro y atraparla con espejos hasta que ocurra una liberación explosiva, una teoría que fue descrita posteriormente por William Press y Saul Teukolsky en 1972.
En su nueva investigación, los científicos aprovecharon el efecto Zel'dovich para crear su experimento. Utilizaron un cilindro de aluminio en rotación rodeado por tres capas de bobinas de metal que generaban campos magnéticos. Esta configuración creó efectivamente una mini bomba de agujero negro en el laboratorio.
El experimento fue detallado en un borrador de artículo subido al servidor de preimpresiones arXiv el 31 de marzo y está esperando revisión por pares. El coautor y profesor de física de la Universidad de Southampton, Hendrik Ulbricht, y sus colegas investigaron el efecto Zel'dovich utilizando su prototipo. El equipo demostró cómo la energía puede ser extraída y amplificada a través de un ciclo de retroalimentación positiva.
Durante el experimento, descubrieron que cuando el cilindro giraba más rápido que el campo magnético, se observaba un aumento en la energía del campo, amplificando la señal magnética. "Nuestro trabajo lleva esta predicción completamente al laboratorio, demostrando no solo la amplificación, sino también la transición a la inestabilidad y la generación espontánea de ondas", dijo María Chiara Braidotti, una investigadora involucrada en el estudio, según Live Science.
Las bobinas alrededor del sistema actuaron como reflectores, produciendo un bucle de retroalimentación que atrapaba y amplificaba la energía, similar a los espejos en el concepto original de la bomba de agujero negro. Esto llevó a una señal magnética mejorada, simulando efectivamente la liberación de energía explosiva teorizada por Zel'dovich.
Aunque el modelo de laboratorio de la bomba de agujero negro es inofensivo, ofrece a los físicos una rara oportunidad de estudiar la superradiación en detalle. El experimento podría ayudar a los científicos a comprender mejor cómo los agujeros negros reales proporcionan energía a las partículas a su alrededor y también podría ayudar a probar teorías que implican campos exóticos, incluidos aquellos que se cree están relacionados con la materia oscura.
El fenómeno de la extracción de energía de los agujeros negros en rotación fue teorizado por primera vez por Roger Penrose en 1969, quien observó que una partícula que se acercaba a un agujero negro en rotación ganaba energía. Yakov Zel'dovich amplió esta idea en 1971, proponiendo un sistema giratorio para investigar si la energía rotacional de un agujero negro podía ser extraída. Sugirió que la energía podría acumularse de manera positiva si se colocaran espejos alrededor de una estructura cilíndrica giratoria.
"Este sistema cumple directamente las condiciones predichas por Zel'dovich en 1971 y se desarrolló en la bomba de agujero negro por Press y Teukolsky", indicaron los investigadores en su artículo. El experimento simula el aumento de energía en la ergosfera alrededor de los agujeros negros, donde los objetos pueden ser acelerados a velocidades superiores a la velocidad de la luz, ayudando a estudiar cómo los agujeros negros arrastran y aceleran la tela del espacio-tiempo a su alrededor.
"Aunque la observación directa de agujeros negros no es posible, puede ser posible aprender más sobre la naturaleza de los agujeros negros, una de las estructuras más extremas del universo, a través de tales análogos experimentales", señaló el equipo.
El artículo fue escrito con la asistencia de un sistema de análisis de noticias.