En 1972, William Press y Saul Teukolsky teorizaron un concepto apodado 'bomba de agujero negro'. Su idea se basaba en la amplificación exponencial de ondas por un agujero negro en rotación, encerrado en un sistema de espejos. Casi cincuenta años después, un equipo internacional ha validado experimentalmente esta teoría.
El experimento se basa en los trabajos de Roger Penrose y Yakov Zel'dovich. El primero imaginó en 1969 un método para extraer energía de un agujero negro en rotación. El segundo descubrió en 1971 que un objeto en rotación podía amplificar ondas electromagnéticas bajo ciertas condiciones, un efecto ahora conocido como efecto Zel'dovich.
Para reproducir este efecto, los investigadores utilizaron un cilindro de aluminio girando a gran velocidad. Rodeado de bobinas metálicas, este dispositivo permitió observar la amplificación de un campo magnético débil, confirmando así el fenómeno de superradiación.
El equipo llevó el experimento hasta provocar una inestabilidad, generando ondas espontáneamente amplificadas. Esta etapa crucial a veces condujo a la destrucción de componentes, y por tanto del experimento, demostrando la intensidad de las fuerzas en juego. Los resultados, aunque espectaculares, aún deben validarse y publicarse en una revista científica.
Este avance no concierne únicamente a los agujeros negros. Ilustra un principio universal aplicable a diversos sistemas en rotación. Las implicaciones afectan tanto a la astrofísica como a la termodinámica o la teoría cuántica.
Los investigadores esperan que su modelo ayude a comprender mejor la rotación de los agujeros negros.
¿Qué es la superradiación?
La superradiación es un fenómeno donde un objeto en rotación amplifica las ondas que lo alcanzan. Este concepto, inicialmente aplicado a agujeros negros, muestra cómo puede extraerse energía de estos objetos cósmicos.
Cuando una onda encuentra un agujero negro en rotación, parte de su energía se refleja con mayor amplitud. Este proceso depende de la velocidad de rotación del agujero negro y de las propiedades de la onda incidente.
En laboratorio, la superradiación se simuló usando un cilindro metálico girando rápidamente. Los resultados confirman que la amplificación de ondas es posible sin la presencia de un agujero negro, ampliando así el campo de aplicación de este fenómeno.
Este descubrimiento podría tener implicaciones en diversos campos, especialmente en el desarrollo de nuevas tecnologías basadas en la amplificación de ondas electromagnéticas.
¿Cómo funciona el efecto Zel'dovich?
El efecto Zel'dovich describe la amplificación de ondas electromagnéticas por un objeto en rotación. Predicho en 1971, se basa en la idea de que la rotación puede transferir energía a las ondas.
Para que ocurra este efecto, la superficie del objeto debe moverse más rápido que la velocidad de fase de la onda incidente. Esta condición es crucial para pasar de la absorción a la amplificación.
En el reciente experimento, un cilindro giratorio sirvió de modelo para un agujero negro. Los investigadores observaron que el campo magnético reflejado era más intenso que el incidente, validando así el efecto Zel'dovich.