Cómo la curvatura y la rotación moldean la sombra de un agujero negro exprés
La luz que pasa cerca de un cuerpo masivo se desvía a su alrededor, como un flujo de coches que rodea un profundo bache en la carretera. Cuanto más empinadas son las paredes del bache, más se curva la trayectoria, y menos caminos rectos quedan hacia el observador. Así nace la sombra del agujero negro: una región de la que la luz ya no puede escapar.
Los autores del nuevo trabajo han añadido a esta imagen vial otra capa de asfalto: la llamada curvatura de Gauss-Bonnet, que solo es apreciable en espacios con más de cuatro dimensiones. En nuestro mundo se manifiesta a través de un único parámetro α, que controla la curvatura adicional. Cuando α aumenta, el bache se hace más profundo para la misma masa: la sombra se comprime y su borde se vuelve más anguloso. La rotación rápida del agujero (parámetro a) actúa de otra manera: arrastra el propio espacio, de modo que el anillo de luz alrededor de la sombra pierde simetría y se estira en la dirección de rotación.
Para poner a prueba el modelo, los investigadores reprodujeron las condiciones en las que se obtuvieron las famosas imágenes de las sombras de M87* y de Sagitario A*, los agujeros supermasivos en el centro de nuestra galaxia y de la vecina. Resultó que los valores permitidos de α son muy pequeños; de lo contrario, la sombra se vería diferente. Esto no descarta por completo la curvatura adicional, pero la restringe a un margen estrecho, como el ajuste de un faro que solo se puede girar un par de milímetros para no deslumbrar a los conductores que vienen de frente.
La sombra del agujero negro M87* en la imagen de 2019 es comparable en tamaño a una pelota de tenis vista desde una distancia de 13 000 kilómetros.
En la novela «Esfera» de Michael Crichton, los protagonistas se enfrentan a una curvatura del espacio que altera las leyes habituales de la física, de manera similar a como el parámetro adicional α remodela silenciosamente la gravedad alrededor de un agujero negro.