Es bien sabido que los agujeros negros son objetos compactos donde los caminos de la luz se desvían dramáticamente debido a la curvatura del espacio-tiempo. Si bien la luz en sí misma no puede escapar de la masa central en el horizonte de eventos, la luz puede orbitar el agujero negro a otras distancias. Este fenómeno puede permitir que un observador remoto vea múltiples versiones del mismo objeto. Si bien esto se ha sabido durante años, solo los físicos teóricos ahora tienen una solución matemática exacta.

Desde cualquier lugar fuera del horizonte de sucesos de un agujero negro, hay un número infinito de trayectorias de luz para el observador; Cada uno de estos caminos difiere en el número de órbitas alrededor del agujero negro y en su proximidad a la órbita del último fotón. Crédito de la imagen: Sci-News.com/Zdeněk Bardon / ESO.

Una galaxia distante brilla en todas direcciones: parte de su luz se acerca al agujero negro y se desvía ligeramente; Algo de luz se acerca al agujero y gira una vez antes de escapar hacia nosotros, y así sucesivamente » Albert Snipin, estudiante del Center for Cosmic Dawn y del Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague.

«Mirando de cerca un agujero negro, vemos más y más versiones de la misma galaxia, y cuanto más nos acercamos al borde del agujero que estamos mirando».

“¿A qué distancia de una imagen hay que mirar el agujero negro para ver la siguiente? Resultado se conocía Durante más de cuatro décadas y unas 500 veces «.

«El cálculo de esto es tan complejo que, hasta hace poco, no habíamos desarrollado una intuición matemática y física de por qué era un factor tan exacto».

Con una solución numérica simple y un análisis turbulento, Sneppen ha logrado demostrar por qué.

«Hay algo fantásticamente maravilloso en comprender ahora por qué las imágenes se repiten de una manera tan elegante», dijo.

Además, brinda nuevas oportunidades para poner a prueba nuestra comprensión de la gravedad y los agujeros negros.

La luz del fondo de la galaxia rodea el agujero negro un número creciente de veces, y cuanto más se acerca al agujero, el observador ve la misma galaxia en varias direcciones. Crédito de la imagen: Peter Laursen.

El nuevo método también se puede generalizar a los agujeros negros rotativos.

“Resulta que cuando el agujero negro gira muy rápido, ya no tienes que acercarte a él por un factor de 500, sino mucho menos”, dijo Snipin.

«De hecho, cada imagen está ahora solo 50 o 5, o incluso solo dos veces más cerca del borde del agujero negro».

Tener que mirar 500 veces más cerca del agujero negro para cada nueva imagen significa que las imágenes se «comprimen» rápidamente en una sola imagen.

«En la práctica, sería difícil ver tantas imágenes», dijo.

«Pero cuando los agujeros negros giran, hay más margen para imágenes adicionales, por lo que podemos esperar confirmar la teoría mediante la observación en un futuro no muy lejano».

De esta manera, podemos conocer no solo los agujeros negros, sino también las galaxias detrás de ellos.

«El tiempo para viajar la luz aumenta, cuantas más veces tiene que orbitar el agujero negro, por lo que las imágenes se retrasan cada vez más».

«Por ejemplo, si una estrella con forma de supernova explotara en una galaxia de fondo, uno podría ver esa explosión una y otra vez».

La un estudio Fue publicado en la revista Informes científicos.

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A. Snepppen. 2021. Reflexiones contrastantes alrededor de la bola de fotones de un agujero negro. representante científico 11, 14247; doi: 10.1038 / s41598-021-93595-w