Los investigadores han logrado un avance significativo en la comprensión de los agujeros negros a través de la aplicación de una técnica matemática avanzada llamada método exacto de Wentzel-Kramers-Brillouin (WKB). Este innovador estudio, publicado en Cartas de evaluación físicaDescubre patrones complicados en las vibraciones de los agujeros negros, conocidos como modos cuasinormales, que pueden mejorar las observaciones futuras de las ondas gravitacionales y transformar nuestra comprensión del universo.
Tradicionalmente como entidades cósmicas silenciosas, los hallazgos sugieren que los agujeros negros tienen una forma de ‘voz’. Cuando estos objetos masivos experimentan perturbaciones, como durante las fusiones, emiten patrones de anillo únicos, relacionados con una campana afectada. Estos modos cuasinormales producen ondas a través del espacio-tiempo que pueden detectarse como ondas gravitacionales en la Tierra.
Durante años ha decodificando con precisión las señales vagas de estas vibraciones, especialmente aquellas que disminuyen rápidamente, formaron desafíos para los científicos. Los métodos convencionales a menudo carecían del registro del comportamiento complicado de los agujeros negros, dejando la brecha en el conocimiento existente. Sin embargo, el equipo de investigación de la Universidad de Kyoto utilizó el análisis WKB exacto, que previamente pasaba por alto patrones en estas vibraciones cósmicas.
El centro de este descubrimiento es el método WKB exacto avanzado, una herramienta que, a pesar de su presencia a largo plazo en matemáticas, rara vez se usa en estudios astrofísicos. Esta técnica se sumerge profundamente en la geometría de los agujeros negros y expande el análisis al complejo dominio de talento. En este imperio, los investigadores descubrieron las cortes de espiral en forma de espiral que revelan puntos cruciales en los que las características de golf pueden cambiar drásticamente, lo que alivia la estructura subyacente de las vibraciones de los agujeros negros.
«Encontramos patrones en forma de espiral que se pasaron por alto anteriormente, y resultaron ser esenciales para comprender los modos cuasinormales», dijo Taiga Miyachi, la principal autora del estudio.
Las implicaciones de este estudio son considerables para los detectores de ondas de gravitación como Ligo, Virgin y el próximo telescopio Einstein, que dependen de modelos teóricos precisos para interpretar las señales que reciben. Al caracterizar el espectro de frecuencia completa de las vibraciones de agujeros negros, en particular los modos de desvanecimiento rápidamente, este estudio sienta una base para mediciones más precisas de las características del agujero negro, incluida la masa, la araña y la forma. También puede permitir a los investigadores identificar discrepancias sutiles que indican una nueva física, lo que posiblemente ofrece sugerencias a los swaspenomen cuánticos.
Mirando hacia el futuro, el equipo de la Universidad de Kyoto quiere expandir su análisis a los agujeros negros giratorios, que se producen considerablemente más a menudo en el cosmos. Estos objetos introducen complejidades adicionales debido a su naturaleza giratoria, que deforma el material de la habitación en sí.
Además, los investigadores planean investigar cómo el método WKB exacto podría contribuir a nuestra comprensión de la gravedad cuántica, un límite desafiante en la física contemporánea. El éxito en este esfuerzo podría allanar el camino para una síntesis entre la teoría de Einstein de la teoría general de la relatividad y la mecánica cuántica.
Mientras los científicos comienzan a «escuchar» las vibraciones bastante ocultas de los agujeros negros con una nueva precisión, transforman las herramientas matemáticas abstractas en métodos poderosos para la exploración cósmica.
