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Francis VillatoroBorja TosarJuan Carlos GilGastón GiribetIgnacio Cresporotación intrínseca agujero negroecuaciones einstein altamente no linealessimulaciones agujeros negros pretoriosondas gravitacionales parámetros señal recibidaartículo bellucci y compañíaagujeros negros rotando rápidamentefragmentación de agujeros negros belluccitransferencia angular entre agujeros negrosfragmentación agujeros negros rotantesno recolisión gravitacional fragmentosevaporación efecto hawking pequeños agujerosradiación de agujeros negros hawkingGastón GiribetBellucciStephen HawkingEinsteinSchwarzschildfísica de 5 dimensionesMediterráneoVania BellucciPhysical Review DNápolesParísDinamarcaItaliaescala de PlanckBeckensteinBardeenCarterIsraelChristodoroPretoriosJuan Carlos GilTomás Vilaspin 2
Fragmentación de Agujeros Negros bellucci
Ep577: Planeta Enano; Errores en IAs; Romper Agujeros Negros; Habitabilidad Química; Virus y Monos
29 de octubre de 20267 momentos
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Gastón Giribet describe un análisis simplificado realizado por Bellucci y sus colegas, que investiga si agujeros negros rotando rápidamente podrían fragmentarse en dos pedazos.
…se encuentran, pero parte de ese momento angular se da en la relación orbital entre ellos, a pesar de que encima cada uno de ellos rota intrínsecamente en torno a su propio eje, pero encima los dos rotan en un conjunto en torno al centro de masa del sistema. Puede ser bastante complicado, por supuesto. La energía siempre se conserva, el momento angular siempre se conserva, pero el momento angular puede ser transferido de momento angular intrínseco de un agujero negro al momento angular del sistema conjunto. Entonces el problema es mucho más complicado y de hecho no se puede resolver de manera exacta en relatividad general; las ecuaciones de Einstein son altamente no lineales. Estos se meten en computadoras y se hacen estos análisis, así es como Pretorios de manera notable y otros físicos han logrado hacer simulaciones de agujeros negros orbitando en torno a unos a los otros, que luego devino en la posibilidad de detectar ondas gravitacionales y observar sus parámetros a partir de la señal recibida. Este no es el análisis que hicieron estos autores Bellucci y compañía en este artículo. Hicieron un análisis mucho más simple, que es estudiar las ventanas en el espacio de parámetros que permitirían o no, es la pregunta que se hace, permitirían o no, que si los agujeros negros están rotando muy muy muy rápido y se encuentran de manera orbital y empiezan a transferirse en un momento angular de uno a otro, si estos podrían, a priori, si son solo agujeros negros, fragmentarse en dos pedacitos, en dos fragmentos. ¿Que estos dos fragmentos orbitan en torno a sí mismos y orbitan intrínsecamente y entonces el agujero negro se partió? ¿Puede pasar eso? No para un agujero negro que no rote, pero sí para un agujero negro que se fragmenten dos que roten muy rápido: esa es la pregunta. Bueno, el problema se complica porque lo que vas a tener que esperar es que no solamente se fragmente, sino que se fragmente pero no recolisione gravitacionalmente, sino que se fragmente y se escapen. Y por otro lado, los agujeros negros cuando son muy pequeños, porque uno de estos fragmentos puede ser muy pequeño, radian por efecto de Hawking. Y si son muy pequeños radian tanto que puede evaporarse antes de recolisionar con su amiguito. Entonces todos estos parámetros se empiezan a complicar y a pesar de lo crudo que son las aproximaciones en este Paper que, en muchas maneras, en cómo está escrito el paper parece confundir la plausibilidad debido a que la termodinámica te permite un proceso con la existencia de un proceso dinámico que lo lleve a cabo. Una cosa es que se extienda las condiciones…
Significado #1 · Palabras #1
Gastón Giribet describe un artículo científico reciente publicado en Physical Review D que involucra a cuatro autores, incluyendo a Vania Bellucci.
Habla: Gastón GiribetSignificado #19 · Palabras #5artículo physical review dayautores italianos dinamarqueses francesesafiliación de vania belluccireseña physics org artículo recienteagujeros negros trinión esfera punteadatopologías de agujeros negros belluccipar pantalones matemáticas física review dgeometrías complejas y agujeros negrosdiagrama espacio-temporal de dos agujeros negroshorizonte de eventos surcando el espacio-tiempofragmentación de agujeros negros en dos…para analizar este problema de manera más cuidadosa, y me parece que está bueno adentrarse primero en por qué uno ingenuamente respondería que sería imposible, luego replantearse la pregunta de manera un poco más fina, y luego concluir si es o no posible. Este es un trabajo que salió publicado al menos el preprint el 26 de septiembre de este año, o sea hace poco, pero ya está publicado en Physical Review Day Pueden encontrar una reseña muy muy breve en physics.org, es un artículo que escribieron cuatro, supongo que italianos por los apellidos, pero muchos de ellos, algunos están en Dinamarca, otro tiene una afiliación en Francia Recuerdo el apellido de la última autora, que es Bellucci, ¿cómo olvidarse de ese apellido? Pero es con B corta. Son cuatro autores. Bueno, supongo que es una autora Vania Bellucci, pero con B corta. Los otros autores están en Nápoles, en París, en Francia, en Dinamarca y algunos tienen como afiliaciones cruzadas en Dinamarca y en Francia o en Italia Estos cuatro autores escriben un artículo que pregunta algo así; no es una pregunta, es una pregunta afirmando. Mejor dicho, es cuando los agujeros negros admiten topologías que remedian un par de pantalones y la idea de par de pantalones es lo que en matemáticas se conoce como un trinión o también como una esfera punteada. Es, grosso modo, se llama pantalones porque es, imagina una esfera en la cual hay tres agujeros; entonces es como poner la cadera en un lado y los pies en los otros dos agujeros. Esas geometrías, esas topologías, se usan para describir el diagrama espacio-temporal de dos agujeros negros que se funden en uno. O sea, si uno piensa que la evolución temporal es ir hacia arriba en este diagrama, uno tiene dos agujeros negros que coalecen y al fundirse se funden en uno solo, acaso más grande, que sigue existiendo solo en el tiempo. La reversión temporal de este diagrama es un solo agujero negro que en un dado momento se fragmenta en dos. Es como un pantalón dado vuelta, tiene la cadera abajo y los dos piecitos arriba. Ese sería el diagrama espacio-temporal que el horizonte de eventos surcando el espacio-tiempo en el tiempo dibujaría. Eso sería como la estela espacio-temporal de un agujero negro que en un momento se parte en dos y la superficie de este pantalón imaginario, que es la evolución en el tiempo de este diagrama, dibuja como una suerte de pantalón. Ahora bien, ¿es posible físicamente este proceso? Y si es posible, es probable; es decir, es altamente probable, poco probable. ¿Por qué creía que no? Hay un viejo resultado de Stephen Hawking, de 1970; entre 1970 y 1972, hubo una serie de resultados, un…
Gastón Giribet explica cómo Stephen Hawking utilizó límites en la energía radiada del centro galáctico para acotar la cantidad de energía liberada por la colisión de agujeros negros y cómo esto llevó a investigaciones sobre la termodinámica de los agujeros negros.
Habla: Gastón GiribetSignificado #7 · Palabras #14radiación del centro galáctico hawkingtermodinámica de los agujeros negros beckensteinentropía y área según beckensteinfragmentación de agujeros negros imposible hawking…Pero el radio al cuadrado del agujero negro resultante va a ser mayor o igual que los cuadrados de los radios de los agujeros negros progenitores. Entonces lo tenés acotado por abajo y por arriba, y esa ventana de posibilidades le permitía a Hawking en Su paper de principios de los 70 dar una cota a cuánta energía de la radiación que viene del centro galáctico podía deberse, por ejemplo, a la colisión de agujeros negros. Esa era la motivación original. Esto luego devino en una cosa mucho más interesante que era, ah, si el área siempre aumenta, Beckenstein, Bardeen, Hawking, Carter, Israel, muchos otros físicos, Christodoro y qué sé yo, empezaron a investigar en la termodinámica de los agujeros negros e identificaron, sobre todo notablemente Beckenstein, la entropía con el área. El área siempre aumenta, la entropía siempre aumenta. Hasta acá eso es lo que se entendía. Entonces parecía imposible que un proceso de un agujero negro se fragmentara en dos anteriores, porque si el área siempre aumenta, no es difícil ver que el área de un agujero negro inicial es más grande que la suma de las dos áreas de sus descendientes. Listo, se cierra ahí la discusión, es imposible porque Hawking. Demostró este teorema. Ahora bien, esto que dijimos es cierto, siempre y cuando en el caso más sencillo, que es el de un agujero negro redondito, donde podemos decir que su masa es proporcional a su radio. Pero cuando un agujero negro rota, y pueden rotar muy…
Gastón Giribet describe un análisis simplificado realizado por Bellucci y sus colegas, que investiga si agujeros negros rotando rápidamente podrían fragmentarse en dos pedazos.
Habla: Gastón GiribetSignificado #1 · Palabras #1rotación intrínseca agujero negroecuaciones einstein altamente no linealessimulaciones agujeros negros pretoriosondas gravitacionales parámetros señal recibidaartículo bellucci y compañíaagujeros negros rotando rápidamentefragmentación de agujeros negros belluccitransferencia angular entre agujeros negrosfragmentación agujeros negros rotantesno recolisión gravitacional fragmentosevaporación efecto hawking pequeños agujerosradiación de agujeros negros hawking…se encuentran, pero parte de ese momento angular se da en la relación orbital entre ellos, a pesar de que encima cada uno de ellos rota intrínsecamente en torno a su propio eje, pero encima los dos rotan en un conjunto en torno al centro de masa del sistema. Puede ser bastante complicado, por supuesto. La energía siempre se conserva, el momento angular siempre se conserva, pero el momento angular puede ser transferido de momento angular intrínseco de un agujero negro al momento angular del sistema conjunto. Entonces el problema es mucho más complicado y de hecho no se puede resolver de manera exacta en relatividad general; las ecuaciones de Einstein son altamente no lineales. Estos se meten en computadoras y se hacen estos análisis, así es como Pretorios de manera notable y otros físicos han logrado hacer simulaciones de agujeros negros orbitando en torno a unos a los otros, que luego devino en la posibilidad de detectar ondas gravitacionales y observar sus parámetros a partir de la señal recibida. Este no es el análisis que hicieron estos autores Bellucci y compañía en este artículo. Hicieron un análisis mucho más simple, que es estudiar las ventanas en el espacio de parámetros que permitirían o no, es la pregunta que se hace, permitirían o no, que si los agujeros negros están rotando muy muy muy rápido y se encuentran de manera orbital y empiezan a transferirse en un momento angular de uno a otro, si estos podrían, a priori, si son solo agujeros negros, fragmentarse en dos pedacitos, en dos fragmentos. ¿Que estos dos fragmentos orbitan en torno a sí mismos y orbitan intrínsecamente y entonces el agujero negro se partió? ¿Puede pasar eso? No para un agujero negro que no rote, pero sí para un agujero negro que se fragmenten dos que roten muy rápido: esa es la pregunta. Bueno, el problema se complica porque lo que vas a tener que esperar es que no solamente se fragmente, sino que se fragmente pero no recolisione gravitacionalmente, sino que se fragmente y se escapen. Y por otro lado, los agujeros negros cuando son muy pequeños, porque uno de estos fragmentos puede ser muy pequeño, radian por efecto de Hawking. Y si son muy pequeños radian tanto que puede evaporarse antes de recolisionar con su amiguito. Entonces todos estos parámetros se empiezan a complicar y a pesar de lo crudo que son las aproximaciones en este Paper que, en muchas maneras, en cómo está escrito el paper parece confundir la plausibilidad debido a que la termodinámica te permite un proceso con la existencia de un proceso dinámico que lo lleve a cabo. Una cosa es que se extienda las condiciones…
Gastón Giribet explica las condiciones bajo las cuales la fragmentación de agujeros negros podría ser posible.
Habla: Gastón GiribetSignificado #3 · Palabras #10fragmentación agujeros negros imposibleagujeros negros tamaño normalespacio tiempo tres dimensionesfragmentación de agujeros negrosdimensiones adicionales en el espaciocorrecciones a la relatividad generalalta curvatura y fragmentacionesagujeros negros grandes escala planckfragmentación de agujeros negros en 2drotación extremal de agujeros negrosfragmentación de agujeros negros en 5dcolisión de agujeros negros runawayórbitas no acopladas sistema binario…en que hay un tránsito no siempre legítimo entre la conclusión de un tipo y la conclusión del otro. Y por otro lado usan lo que se conoce como una aproximación de prueba, donde hay momentos en los que uno desdeña el back reaction gravitacional del sistema. Y entonces, bueno, es un poco crudo en cuanto a las aplicaciones. Y ellos igual de todas maneras concluyen que al menos en un escenario normal, donde vale, la teoría general de la relatividad, donde los agujeros negros, roto en rápido o no, son lo suficientemente grandes como para que sigamos confiando en la teoría general de la relatividad como una buena teoría física, y donde el espacio-tiempo tiene tres dimensiones espaciales y una temporal, o sea, el mundo en el que parecemos vivir, ahí la fragmentación es imposible. Entonces, ¿cuándo la fragmentación es posible? Bueno, analizan en secciones ulteriores del trabajo escenarios bastante más sofisticados, donde cuando hay dimensiones adicionales en el espacio, cuando por ejemplo hay correcciones a la teoría general de la relatividad y deja de ser la teoría general de la relatividad sino para tener correcciones de alta curvatura. Bueno, cuando uno deja entrar esos monstruos por la ventana sabemos que la fiesta se vuelve más interesante, puede pasar de todo, pueden pasar fragmentaciones, cosas extrañas. Ahora, en el escenario más conservador, más amigable con nuestra fenomenología, tres dimensiones espaciales, agujeros negros grandes, no del tamaño de la escala de Planck, donde no podemos ni siquiera confiar la teoría general de la relatividad aunque roten estos muchos, ellos muestran igual que no es posible que ocurra una fragmentación de agujeros negros de 1 en 2 incluso las configuraciones donde estos rotan de manera casi extremal el resultado si se quiere no es tan sorprendente pero me pareció igual interesante que alguien revisara un cálculo de este tipo y que en efecto hubiese todavía una ventana que explorar del espacio de parámetros para decir Ojo, ojo, que cuando rotan mucho los argumentos heurísticos que uno típicamente usa para decir que esto no es posible, no eran tan claros y estaba bueno mirar, bueno ellos miraron con lupa eso, igual los agujeros negros no parecen poder fragmentarse Gastón, ¿y la posibilidad de que en una colisión de dos agujeros negros no se produzca solo la fusión en uno, sino que algún pedacito salga disparado? Es una muy buena pregunta; es una pregunta muy difícil de responder. La pregunta es, en esa colisión, ese encuentro de agujeros negros, ¿llegó a formarse, al menos por un instante, uno? Porque a veces lo que puede pasar es que dos agujeros negros, esto sí se puede, dos agujeros negros vengan, hagan incluso un poco de la espiral y se vayan. Eso pasa; hay órbitas no acopladas de un sistema binario, por supuesto. Eso puede pasar o que dos agujeros negros vengan y hagan un runaway y se vayan, incluso que orbiten un par de veces y se escapen, eso puede pasar. La pregunta es cuando se acercaron mucho y se tocaron, formaron una gota, por decirlo de alguna manera, formaron un agujero negro. ¿Puede una vez formado eso separarse? Ese es un problema muy difícil de responder, una pregunta muy difícil de responder porque…
Gastón Giribet explica que las respuestas sobre la fragmentación de agujeros negros son más comprensibles en dimensiones superiores a cinco, donde ocurren fenómenos como la fragmentación de cuerdas negras y fractales.
Habla: Gastón GiribetSignificado #17 · Palabras #8fragmentación de cuerdas negrasfractales en dimensiones superioresecuaciones einstein sistema dependiente tiempono linealidad ecuaciones einstein…separarse? Ese es un problema muy difícil de responder, una pregunta muy difícil de responder porque explora un régimen de las ecuaciones de Einstein que es ciertamente inaccesible sin un cálculo numérico muy preciso. Eso se tiene que hacer por computadora. En dimensión mayor que 5, o sea mayor que 4, o sea más de 3 dimensiones espaciales, esas respuestas se entienden mejor, curiosamente, y pasan un montón de cosas raras: fragmentaciones de cuerdas negras y fragmentaciones sucesivas que dan cuenta de fractales, es muy interesante. Ahora, en nuestro mundo, en tres dimensiones espaciales y una temporal, donde las cosas están más restringidas, yo diría que no, pero es muy difícil responderlo en general. La no linealidad de las ecuaciones de Einstein en un sistema, en una configuración como la que vos propones, que es dependiente del tiempo, requiere un cálculo de supercomputadoras que, no sé, habría que verlo. Es una buena pregunta. ¿Hay alguna pregunta más?…
Ignacio Crespo plantea una hipótesis especulativa sobre la posible relación entre un agujero negro y dimensiones adicionales, mencionando neutrinos de alta energía.
Habla: Ignacio CrespoPalabras #12neutrinos de 220 petaelectronvoltiosfragmentación agujero negro quinta dimensiónmodos kk spin 2 radiones oscuros…carajo estás haciendo? No, no, this is research. Eso es, que claro, una vez habías el chocolate habrá que comerlo. Te queda súper crujiente, espectacular. Vamos a hacer una o dos preguntas más, que aún queda un poquito para las siete, nos dice Tomás Vila. ¿Que un par de pantalones, un agujero negro de un par de pantalones? ¿Fragmentado podría ser consistente con una quinta dimensión mesoscópica con modos KK masivos de spin 2 y radiones oscuros que producen neutrinos de 220 peta-electronvoltios? ¿Quieren pregunta, Tomás? Yo creo que sí. Todo eso que parece galimatías tiene sentido. ¿Qué es esto de la dimensión oscura? La dimensión oscura, no sé cómo la llamó, pero... te la voy a pasar aquí por el chat que tenemos de Zoom, por si quieres leerla; va a ser más sencillo. Voy a refrasearla, no, lo voy a decir literal: dice, podría ser…
Gastón Giribet explica cómo los agujeros negros, al explorar una dimensión adicional, podrían fragmentarse y generar agujeros negros microscópicos.
Habla: Gastón GiribetSignificado #4 · Palabras #3fragmentación agujeros negros 5dagujeros negros microscópicos mediterráneoneutrinos 220 petaelectronvoltios observatorio…de Calusa Klein, modos KK; eso significa Calusa Klein y Spin 2 es porque son gravitones, son partículas de Spin 2 con masa que se mueven en esa dimensión oculta que nosotros no vemos, pero que no sería tan pequeña, sino del tamaño del micrón un poquito menos. Entonces, si los agujeros negros exploraran, debido a que son objetos gravitacionales, pueden hacerlo, esa dimensión adicional, y no solo se moverían en nuestro espacio, sino también en aquel, entonces ahí la fragmentación de estos agujeros negros son más parecidas a la de la física de las 5 dimensiones espaciotemporales que a la de las 4 dimensiones espaciotemporales entonces ahí la fragmentación sí es posible y no solamente sí es posible sino que generaría agujeros negros microscópicos esos agujeros negros microscópicos son más calientes al calentarse mucho radian mucha energía y esa energía que radia podría ser la explicación de neutrinos de 220 petraelectrónvoltios que han sido detectados hace un poco más de un año en las profundidades del mar Mediterráneo por un observatorio de neutrinos. Todo esto es muy especulativo; se relaciona con las teorías de Kuhn-Brum, Baffa y Luis Sancho Docky y Dieter Rüst y otra gente que ha estudiado estos temas, pero es muy especulativo. Lo más probable es que estas dimensiones oscuras no existan. Entonces, vamos…