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FOTOGRAFÍA: Figura 1. Impresión de un artista de una «cuerda» que corre cerca de un agujero negro. A medida que la cuerda se acerca al agujero negro, se estira gradualmente. Luego, cuando pasa de la vista Más

Crédito de la foto: Colaboración EHT; Kavli IPMU (Kavli IPMU modificó la imagen original de EHT))

Un trabajo del director del Instituto Kavli de Física y Matemáticas del Universo (Kavli IPMU), Ooguri Hirosi, y el investigador del proyecto Matthew Dodelson sobre los efectos de la teoría de cuerdas fuera de la esfera de fotones del agujero negro fue seleccionado para la sugerencia de la revista. » Examen físico D. Su artículo fue publicado el 24 de marzo de 2021.

En una teoría cuántica de partículas puntuales, una cantidad básica es la función de correlación, que mide la probabilidad de que una partícula se propague de un punto a otro. La función de correlación desarrolla singularidades cuando los dos puntos están conectados por trayectorias similares a la luz. En el espacio-tiempo plano hay una trayectoria única, pero cuando el espacio-tiempo es curvo, puede haber muchas trayectorias parecidas a la luz que conectan dos puntos. Este es el resultado de la lente gravitacional, que describe el efecto de la geometría curva en la propagación de la luz.

En el caso de un espacio-tiempo de un agujero negro, hay múltiples trayectorias similares a la luz que envuelven el agujero negro, lo que da como resultado una esfera de fotones del agujero negro, como se ve en imágenes recientes del Event Horizon Telescope (EHT) del supermasivo. agujero negro en el centro de la galaxia M87.

Las imágenes publicadas por la Colaboración EHT el 10 de abril de 2019 capturaron la sombra de un agujero negro y su esfera de fotones, el anillo de luz que lo rodea. Una bola de fotones puede aparecer en un área de un agujero negro donde la luz que ingresa en una dirección horizontal puede ser forzada por la gravedad a moverse en diferentes órbitas. Estas trayectorias conducen a singularidades en la función de correlación mencionada anteriormente.

Sin embargo, hay casos en los que las singularidades que son generadas por trayectorias enrolladas varias veces alrededor de un agujero negro contradicen las expectativas físicas. Dodelson y Ooguri han demostrado que tales singularidades se resuelven en la teoría de cuerdas.

En la teoría de cuerdas, cada partícula se ve como un cierto estado excitado de una cuerda. Cuando la partícula se mueve alrededor de un agujero negro en una trayectoria similar a la de la luz, la curvatura del espacio-tiempo crea efectos de marea que estiran la cuerda.

Dodelson y Ooguri demostraron que teniendo en cuenta estos efectos, las singularidades desaparecen de acuerdo con las expectativas físicas. Su resultado proporciona la prueba de que la gravedad cuántica consistente debe contener objetos extendidos como cuerdas como grados de libertad.

Ooguri dice: «Nuestros resultados muestran cómo los efectos de la teoría de cuerdas se amplifican en la vecindad de un agujero negro. Aunque los efectos encontrados no son lo suficientemente fuertes como para tener una consecuencia observable en la imagen del agujero negro ETH, más investigaciones podrían mostrarnos una forma de lograr esta teoría de cuerdas para probar con agujeros negros «.

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