Como una particula puede pararse en el espaciotiempo rotativo
Cuando un objeto astrofísico masivo, como una estrella bosónica o un agujero negro, gira, puede causar que el espacio-tiempo circundante gire junto con él debido al efecto del arrastre del cuadro
Los físicos han demostrado que una partícula con las propiedades correctas puede permanecer perfectamente quieta en un espacio-tiempo rotativo si ocupa una "órbita estática", un anillo de puntos ubicado a una distancia crítica del centro del espacio-tiempo giratorio.
Los físicos, Lucas G. Collodel, Burkhard Kleihaus y Jutta Kunz, de la Universidad de Oldenburg en Alemania, han publicado un artículo en el que proponen la existencia de órbitas estáticas en espacios espaciales rotativos en una edición reciente de Physical Review Letters .
"Nuestro trabajo presenta con extrema simplicidad una característica largamente ignorada de ciertos espacios espaciales que es bastante contradictoria", dijo Collodel a Phys.org . "La relatividad general ha existido por un poco más de cien años y nunca deja de sorprender, y explorar las formas en que diferentes distribuciones de energía pueden deformar la geometría del espacio-tiempo de una manera no trivial es clave para una comprensión más profunda. "
En su artículo, los físicos identifican dos criterios para que una partícula permanezca en reposo con respecto a un observador estático en un espacio-tiempo rotativo. En primer lugar, el momento angular de la partícula (básicamente su propia rotación) debe tener el valor justo para que anule perfectamente la rotación debido al arrastre del cuadro. En segundo lugar, la partícula debe ubicarse precisamente en la órbita estática , un anillo alrededor del centro del espacio-tiempo giratorio en el cual la partícula no se tira hacia el centro ni se empuja.
Un punto clave es que no todos los objetos astrofísicos con espacio-tiempo giratorio tienen órbitas estáticas, lo que en el futuro puede ayudar a los investigadores a distinguir entre diferentes tipos de objetos astrofísicos. Como explican los físicos, para tener una órbita estática, la métrica del espacio-tiempo giratorio (básicamente la función que describe los espaciotiempo en relatividad general) debe tener un mínimo local, que corresponde a la distancia crítica a la que se encuentra la órbita estática. En cierto sentido, una partícula puede quedar "atrapada" en reposo en este mínimo local.
Los físicos identifican varios objetos astrofísicos que tienen órbitas estáticas, incluidas estrellas bosónicas (estrellas hipotéticas hechas de materia bosónica que, como los agujeros negros, tienen una gravedad inmensa pero no emiten luz), agujeros de gusano y agujeros negros velludos (agujeros negros con propiedades únicas, como un cargo adicional).
Por otro lado, los agujeros negros de Kerr (que se piensa que son el tipo más común de agujero negro) no tienen métricas con mínimos locales, por lo que no tienen órbitas estáticas. Así que la evidencia de una órbita estática podría proporcionar una forma de distinguir entre los agujeros negros de Kerr y algunos de los objetos menos comunes con órbitas estáticas.
Si bien los físicos reconocen que es poco probable que exista una partícula con el momento angular justo en el lugar correcto para permanecer en reposo en un espacio-tiempo giratorio , aún es posible detectar la existencia de órbitas estáticas debidas, a lo que sucede cerca.
Se predice que las partículas inicialmente en reposo cerca de las órbitas estáticas se mueven más lentamente que las ubicadas más lejos. Entonces, incluso si los investigadores nunca observan una partícula quieta, pueden observar partículas que se mueven lentamente en las cercanías, lo que indica la existencia de una órbita estática cercana.
"Reconocer la existencia del anillo estático nos ayuda a apreciar mejor qué planear y esperar de futuras observaciones", dijo Collodel. "Por ejemplo, podemos buscar el anillo para identificar posibles objetos exóticos, como la estrella del bosón, o incluso asegurar con confianza (al observar el anillo) que un AGN [núcleo galáctico activo] no está alimentado por un Kerr negro
En el futuro, planeamos investigar cómo la presencia del anillo podría afectar a los discos de acreción, que en esta etapa son mucho más fáciles de observar, y si podría proteger a algunos objetos de la materia que ingresa ".