Figura 1: La fusión de dos agujeros negros se puede determinar como resultado de las vibraciones en el agujero negro. Los investigadores de Ricken han analizado estas vibraciones utilizando una técnica matemática versátil. © Mark Garlic/Biblioteca de fotografías científicas
Al aplicar una técnica matemática versátil a los agujeros negros, Ricken ha revelado nuevas sutilezas sobre cómo vibran los científicos universales.1.
Los agujeros negros son las cosas más interesantes del universo. Su gravedad es tan fuerte que ni siquiera sus superficies evitan la luz. Los astrónomos sólo pueden observar la luz que se produce indirectamente por el material que cae en los agujeros negros.
Desde 2016, son otra forma de investigar los agujeros negros, en su mayoría ondas. Estas son las ondas creadas en la estructura del espacio a través de eventos trágicos como la fusión de dos agujeros negros.
Inmediatamente después de la fusión, se instalan en un agujero negro oscilaciones especiales conocidas como métodos semi-comunes.
«Los métodos semicomunes son los métodos de frecuencia que se producen cuando el agujero negro experimenta algunas perturbaciones importantes», explica Rio Namba del Centro Ricken de Ciencias Matemáticas y Teóricas Interdisciplinarias.
Estas vibraciones emiten ondas de gravedad tras la fusión. Aunque la mayoría de las pronunciaciones de los métodos semicomunes de tales ondas gravitacionales son muy débiles para los filtros actuales, los astrónomos pueden estudiar métodos quisi-comunes según las matemáticas.
Inicialmente, el Namba se ocupaba de un problema cosmológico no relacionado: cómo se formaban las partículas primarias en el universo de lanzamiento. Pero después de asistir al taller de matemáticas, se dio cuenta de que el enfoque matemático de ese problema también podría aplicarse a métodos semicomunes en los agujeros negros.
Conocido como método preciso de Ventzel-Crammer-Brillouene (WKB), ha sido desarrollado durante más de un siglo, pero posteriormente revisado por matemáticos, muchos de los cuales son japoneses. «Me di cuenta de que este método es muy poderoso y no sólo se aplica a la producción de partículas sino que también puede usarse para otros procesos físicos», dice Namba.
La Universidad de Kyoto y la Universidad Metropolitana de Física Teórica de la Universidad de Osaka del Instituto Yukawa de la Universidad de Física y sus colaboradores han utilizado ahora el método exacto WKB para calcular las frecuencias de métodos semicomunes en los agujeros negros.
Las soluciones que obtuvieron reprodujeron los resultados de otros métodos más estimados. Pero también reveló una nueva estructura que nunca se había visto en el pasado.
Namba se sintió aliviado cuando el método funcionó. «El método WKB exacto es un método potente, pero existen muchos fraudes potenciales cuando se aplica a métodos semicomunes en agujeros negros». «Me alegré mucho de haber conseguido el resultado correcto con su uso».
El proyecto ayudó a aliviar la batalla de los puntos singulares en el espacio que explota para hacerse infinitamente más grande.
«En el pasado, tenía un poco de miedo a la singularidad, porque eran esencialmente elementos de la física común que se descomponían», recuerda Namba. «Pero los singulares tienen una estructura rica y proporcionan información rica sobre lo que está sucediendo».
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