La gloria de los agujeros (o cómo la luz interactúa con un agujero negro)

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Los agujeros se “tragan” todo a su alrededor no es correcto. Sólo se “tragan” lo que alcanza en su trayectoria a la frontera de la superficie (atrapada) del agujero negro. Por ello, es posible estudiar la dispersión (scattering) de ondas (electromagnéticas, de campos escalares o gravitatorias) que inciden sobre un agujero negro. Esta dispersión conduce a fenómenos muy parecidos a los del arco iris y de las glorias. Por supuesto, estos fenómenos no se pueden observar en agujeros negros astrofísicos aunque si los miniagujeros negros son observados en el LHC (Cern) entonces podrán ser observados y estudiados en ellos.

En los artículos “Scattering of scalar waves from a Schwarzschild black hole“, Norma G. Sánchez, J. Math. Phys. vol. 17, pp. 688 (1976), y “Wave scattering theory and the absorption problem for a black hole”, Norma Sánchez, Phys. Rev. D 16, 937 – 945 (1977), se estudia la dispersión de ondas (escalares, que es el caso más sencillo) en un agujero negro de Schwarzschild (que no rota y que no posee carga eléctrica) para longitudes de onda mucho menores que el radio de Schwarzschild del agujero negro. Aunque las fórmulas analíticas resultantes no se pueden evaluar en el caso general, su evaluación para ciertos casos límite de forma asintótica es presentada. Resultados numéricos se pueden encontrar en el artículo “Orbiting cross sections: Application to black hole scattering“, Anninos et al., Phys. Rev. D 46, 4477 – 4494 (1992), en el que se considera la ondas que dan vueltas en espiral alrededor del agujero (orbiting cross sections or spiraling scattering). Los autores confirman los resultados analíticos anteriores.

Lo más interesante de todos estos artículos es la presencia de glorias (como las de los santos) debidas a la retrodispersión (backward glory scattering). Estas glorias son robustas y aparecen también para agujeros negros en rotación, Scattering of scalar waves by rotating black holes“, Glampedakis et al., Class. Quantum Grav. vol. 18 1939-1966, 2001.

¡ Qué bonito sería ver la gloria de un agujero negro ! ¡ Qué maravilla si fuera una gloria de ondas gravitatorias ! Para agujeros negros astrofísicos es prácticamente imposible. Aunque no se puede descartar que los avances en la tecnología actual permitan eventualmente estudiar sus efectos de interferencia en lentes gravitatorias.

Sin embargo, como afirman Glampedakis et al., alcanzar una comprensión teórica detallada de la dispersión de ondas en agujeros negros puede mejorar significativamente nuestro conocimiento de la física de los agujeros negros así como la propagación de ondas en espacio-tiempos curvados.



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Por Francisco R. Villatoro
Publicado el ⌚ 7 febrero, 2008
Categoría(s): ✓ Astrofísica • Física • LHC - CERN • Relatividad