Supuestos ecos de ondas gravitacionales
Dicen haber deducido la existencia de ecos en las ondas gravitaciones de GW170817 que hablarían de las cualidades cuánticas de los agujeros negros.
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Uno de los grandes logros de estos años ha sido la detección de ondas gravitacionales.
Las ondas gravitacionales o «gravitondas» son ondas predichas por la Relatividad General que están formadas por distorsiones en propagación en el propio espacio-tiempo. Para que sean apreciables se deben generar en procesos cataclísmicos inmensos, como la colisión y posterior fusión de agujeros negros. Serían similares a las ondas que se producen en la superficie del agua cuando se arroja una piedra. La «superficie» sería, precisamente, el propio tejido del espacio-tiempo. Los interferómetros de LIGO y el italiano Virgo logran detectar de forma rutinaria estas gravitondas.
Esta detección ha sido una confirmación más de que la teoría de la Relatividad General es correcta. Pero esta teoría es una teoría clásica que no es cuántica. Si uno tiene en cuenta los fenómenos cuánticos hay que añadir correcciones a la física de la Relatividad General.
Desde el punto de vista teórico, uno de los pioneros en este campo fue Hawking, que predijo que los agujeros negros, pese a que nada puede escapar de ellos debido a que la velocidad de escape de estos cuerpos es superior a la de la luz, se evaporan lentamente debido a fenómenos cuánticos. A este goteo de partículas desde el horizonte de sucesos del agujero negro se le denomina radiación Hawking.
La evaporación cuántica es menor cuanto mayor es la masa del agujero negro, por lo que es inapreciable observacionalmente en los agujeros negros que conocemos. Sólo sería observable por nosotros en agujeros negros muy pequeños, como los agujeros negros primordiales que se podrían haber formado en el Big Bang. Lamentablemente, no se ha descubierto ningún caso de estos. Incluso hay investigadores que proponen que los agujeros negros primordiales serían bastante masivos y que habría tantos que constituirían la materia oscura. Sostienen que incluso los datos de LiGO-Virgo sobre ondas gravitacionales o gravitondas apoyarían su tesis.
Esta última posibilidad está por ver, pero puede que ya tengamos indicios de los efectos cuánticos en agujeros negros gracias a estas mismas gravitondas.
Físicos liderados por Niayesh Afshordi (Universidad de Waterloo) dicen que en los datos de LIGO se pueden apreciar unos ecos que son los que predice la Mecánica Cuántica. Estos ecos estarían causados por la borrosidad cuántica en los alrededores del agujero recién formado por la colisión de otros dos agujeros negros.
«Los científicos han sido incapaces de determinar experimentalmente si la materia escapa de un agujero negro hasta la reciente detección de ondas gravitacionales. Si realmente hay un emborronamiento cuántico responsable de la radiación Hawking alrededor de un agujero negro, las ondas gravitacionales podrían rebotar en él, lo que crearía una señales pequeñas en las ondas gravitacionales justo después del evento de colisión y que sería similar a unos ecos repetidos», dice Afshordi.
Afshordi y su colaborador Jahed Abedi (Instituto Max-Planck) informan ahora de la primera tentativa de encontrar estos ecos repetidos en los datos de LIGO.
Los datos de gravitondas usados para este estudio proceden de la colisión GW170817 de un agujero negro y una estrella de neutrones registrados por la colaboración LIGO/Virgo.
Los ecos que estos investigadores han visto en estos datos encajan con las simulaciones de los ecos que se producirían en un evento de ese tipo según los modelos, la Mecánica Cuántica y la radiación Hawking.
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De todos modos, los propios autores se muestran cautos con su propio estudio porque las señales que dicen apreciar está justo por encima del ruido de los detectores, así que todo podría deberse a una fluctuación estadística de los datos. Por tanto, necesitan más casos que confirmen este fenómeno para qye así se tenga un resultado robusto. Si al final es así se tendrán evidencias de la estructura cuántica del espacio tiempo.
Sin embargo, desde la colaboración LIGO/Virgo se ha criticado el método estadístico de detección de ecos por parte de este grupo de investigadores. Incluso para algunos físicos del campo en el resultado hay sesgo de confirmación en los análisis de Afshordi y colaboradores.
El tiempo dirá si es ruido o una señal.
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Fuentes y referencias:
Artículo original.
Artículo en ArXiv.
Gráficos: Afshordi y colaboradores.
13 Comentarios
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miércoles 29 enero, 2020 @ 3:45 am
Buenas
¿Con «Ecos» os referís a que una onda gravitacional principal que a su vez produce un eco, como si rebotase en algún sitio?
¿U os referís a la onda en sí?
miércoles 29 enero, 2020 @ 8:34 am
Hola, «juan». Tampoco yo lo comprendo, pues me extraña que una gravitonda -debería quitarse la «d» para que no se parezca a gravitonta. Además queda mejor «gravionda»; más bonito- que sale zumbando a casi la velocidad de la luz, envíe una onda menor en sentido contrario hacia el nuevo AN formado y ese «eco» vuelva a salir y ser detectado. Al principio pensé que rebotaría en algún otro cuerpo muy masivo, pero no parece que sea así, aunque pienso que podría suceder. Claro que su magnitud sería, seguramente, muy pequeña para ser captada al haber perdido mucha energía en el choque. Bueno, quizá algún sabio espaciotiemposo nos explique el tema.
Por cierto que en la despedida dice el artículo: «El tiempo dirá si es ruido o una señal». Es el espacio-tiempo quien dirá algo…, si dice.
jueves 30 enero, 2020 @ 3:45 am
Hola
Googleandolo he visto que…
parece que las ondas gravitacionales sí pueden «rebotar»:
https://www.livescience.com/black-hole-echoes-unsettle-einstein-relativity.html
https://phys.org/news/2020-01-gravitational-echoes-stephen-hawking-hypothesis.html
https://link.springer.com/article/10.1140/epjc/s10052-019-7234-1
lunes 3 febrero, 2020 @ 6:39 pm
Si os leeis esto, Juan y Tomás,veréis que podrían ser esos ‘ecos de ondas gravitacionales’. Desde luego surgen de una concepción de ‘horizonte de sucesos’ distinta a la que se suele tener, la de Einstein, y aparecerían tales ecos, en otras teorías, que de ser alguna de ellas cierta, podría representar un golpe a la gravedad de Einstein.
https://nmas1.org/news/2016/12/12/ecos-ondas
Saludos.
martes 4 febrero, 2020 @ 9:52 am
Me resulta imposible comprender la tercera recomendación de «juan»: demasiado para mis pobres conocimientos. En lo que se refiere a las dos primeras y a la de Lluís, me hacen pensar que un AN es en realidad solo un punto donde se concentran espacio y entropía y todo lo que le rodea es solo eso hasta la esfera donde la tremenda gravedad ya no alcanza a que los fotones sean absorbidos y deforma el camino que han de seguir los que se acercan. Si esa esfera es el horizonte de sucesos o el límite de los ecos, más alejado, habrá que ver que se va descubriendo.
Gracias a ambos.
jueves 6 febrero, 2020 @ 12:12 pm
De todas formas, apartándome del estricto tema, meditando caminaba ayer cuando se me ocurrió que, salvo por alguna ecuación matemática, si definimos el AN como una región en la cual la velocidad de escape alcanza y supera la velocidad de la luz y, por tanto esta no puede escapar, no hay razón para que en su centro haya la singularidad de un punto de infinita densidad. Bastaría que su masa fuese altísima y también su densidad, pero no infinita. Podría ser que los neutrinos se aplastasen más de lo que lo están en una estrella de neutrones, o sea, como si cada neutrón se rompiera en los quarks componentes, o algo así, y formasen un objeto esférico de radio no nulo. Bueno, a ver si algún sabiagujereado negro -no soy astrorracista- me saca de mis profundísimas ignorancias.
domingo 9 febrero, 2020 @ 1:52 pm
Estoy de acuerdo contigo amigo Tomás. Desde hace tiempo estoy convencido que, no es necesario que exista la singularidad PUNTUAL en el centro del AN, es mas creo que es imposible que esta exista.
El que esté prevista por la estructura matemática de la TRG, no es suficiente para garantizar su existencia. Esta imagino que se apoya en la definición del Espacio Matemático.
Parto de la nebulosa definición matemática de PUNTO.
Por lo que aprendí, el Espacio Matemático se define como un ente abstracto, (insustancial-imaginario-) infinito, en tres (o más) dimensiones, compuesto por infinitos puntos infinitamente próximos. Por tanto, un continuo.
En este continuo espacio matemático, podemos definir sin límites, innúmeras relaciones-funciones- en su seno, (rectas, polilíneas, curvas, planos, volúmenes, intersecciones, regulares geométricamente o no), con respecto a un sistema o varios de coordenadas previamente elegidas.
Entonces, si el PUNTO matemático no tiene dimensión alguna, entiendo con mi pobre lógica que no puede existir. Algo que no tiene ninguna dimensión es NADA
Por tanto, no podría existir el Espacio Matemático, pues la sumatoria infinita de infinitos NADAS solo puede dar otro NADA.
Veo el PUNTO matemático, como un pedazo del continuo del ESPACIO MATEMÁTICO tan pequeño como queramos definir, pero DISCRETO, con alguna dimensión (el tamaño estaría elegido de acuerdo con la precisión que necesitemos, en el problema que estemos tratando).
Ya LA REALIDAD, (Universo que conocemos), es substancial, no imaginaria, (al menos parece que de eso estamos convencidos). Entonces con mas motivo, en esta realidad tampoco puede haber PUNTOS sin cualquier dimensión espacial, temporal o de energía. Estos pedazos de Realidad, forzosamente tienen que ser DISCRETOS, de dimensión extremamente pequeña, posiblemente con la dimensión de Planck, o menos si es que puede ser.
Es por todo esto que entiendo que no existe la tal de Singularidad, incluso en los AN.
En cuanto a la estructura interna del AN (sus entresijos y actividad) es tema para gente grande. Los curiosos mortales comunes, nos tenemos que conformar con lo que pobremente cada uno podemos imaginar.
domingo 9 febrero, 2020 @ 7:50 pm
Dado que las fórmulas de la relatividad no nos sirven ara el interior de los AN, era esperable que con el reciente descubrimiento de las ondas gravitacionales alguna otra hipótesis se viese reforzada. Muchas gracias por los enlaces.
Y muy atentos también a lo que podamos averiguar sobre la materia oscura estudiando dichas ondas: Rana Adhikiari apuesta a que nos vamos a encontrar con todo un abanico de fenómenos exóticos.
martes 11 febrero, 2020 @ 5:49 pm
Retomando el comentario de Eduardo Rincón López, hay que tener en cuenta que el asunto de las ‘singularidades’ no es nada físico.Las singularidades, ya sea en el propio Big-Bang o en un A.N, son producto de las teorías, las singularidades aparecen en las teorías, o lo que es lo mismo, cuando las ecuaciones matemáticas no son capaces de ‘ir más allá’, y se hacen inservibles y son inservibles porque no dan respuestas a determinadas situaciones.
De ahí que surjan nuevas teorías que tratan de dar soluciones a los atascos padecidos como consecuencia de esas ‘singularidades’.
miércoles 12 febrero, 2020 @ 10:40 am
Es que la geometría euclidiana, y la matemática inmediata que de ella se deduce y la acompaña, se pensó hace nada menos que hace unos 2300 años. Y resulta intuitiva y útil, pero sabemos que no tiene realidad. Sabemos que no podemos tener un punto ni una recta ni un plano físico y real.
En el 7 de Eduardo Rincón, acaba su párrafo cuarto diciendo: «Por tanto, un continuo». Pues no y eso es otra paradoja: los puntos estarán tan juntos como queramos, pero no forman un continuo.
miércoles 12 febrero, 2020 @ 5:54 pm
Querido amigo Tomás.
Perdóname tu, y los que saben mas matemáticas, mi falta de conocimiento, lógica y tozudez. Pero es que no consigo entender, partiendo del concepto de que, el PUNTO matemáticamente no tiene alguna dimensión, entonces como se les puede atribuir una posición perfectamente definida (x, y, z) con respecto a tres ejes de coordenadas ortogonales, en otro PUNTO (referencial) en el Espacio Matemático de tres dimensiones.
Aunque su sumatoria no constituya un CONTINUO, (como dices) el mero hecho de no tener dimensión, en mi entender los hace inexistente, y como consecuencia no pueden tener posición.
Entiendo (personalmente) que para resolver este problema (posición x, y, z,) deben tener alguna dimensión MINIMA, en este caso (espacial). Lo que antes decía en el anterior comentario, de pedazo de continuo.
Para no tener que colocar en las estructuras matemáticas esta dimensión mínima (engorrosa por la gran cantidad de decimales) puede que, por conveniencia se coloque como SIN DIMENSIÓN o dimensiones cero.
Puede ser que, sea esta simplificación, la que sin querer haga aparecer (ficticiamente) los odiados infinitos. Pues, al dividir exclusivamente por cero cualquier cantidad se dice que el resultado es infinito.
Y aquí nos topamos con dos nuevos conceptos nebulosos, al menos para mí. ZERO e INFINITO.
Espero que alguien más entendido me saque de dudas.
jueves 13 febrero, 2020 @ 10:41 am
El cero no puede utilizarse como divisor de ningún otro número, o sea que no da infinito. Algunos matemáticos lo consideran un número; otros no.
Pero infinito no es un número.
Como dices, los términos cero e infinito, dan lugar a absurdos, por ello hay que especificar en qué ciencia nos movemos. Con la nada pasa algo parecido.
Hay mucho de filosofía en todas esas expresiones y la intuición choca a veces con los conocimientos científicos y con las fórmulas que empleamos, las cuales, a veces, dan resultados -diría que- imposibles.
viernes 14 febrero, 2020 @ 8:58 pm
Corroboro tu comentario: «nada» e «infinito» son conceptos filosóficos. Y sí, más que aclararnos, nos hacen darnos de narices con Don Absurdo.