Los científicos sugieren que telescopios avanzados podrían detectar diferencias sutiles en imágenes de agujeros negros para evaluar teorías alternativas de gravedad. Los sucesores del Event Horizon Telescope podrían revelar variaciones de la relatividad general en entornos gravitacionales extremos. Sin embargo, detectar estas diferencias requerirá una extensa recopilación de datos durante años.
El Event Horizon Telescope ha proporcionado recientemente las primeras imágenes de los alrededores de agujeros negros, mejorando la resolución en regiones dominadas por gravedad extrema. Este progreso plantea preguntas sobre la naturaleza de la gravedad, dada la incompatibilidad de la relatividad general con la mecánica cuántica y su fracaso en explicar la materia oscura. Los investigadores proponen que los entornos de agujeros negros podrían amplificar diferencias sutiles en teorías alternativas de gravedad, permitiendo potencialmente que telescopios de próxima generación descarten algunos modelos.
Un equipo de cuatro físicos de Shanghái y el CERN revisó su análisis previo al Event Horizon Telescope para evaluar capacidades futuras. Se centraron en agujeros negros rotatorios, donde el arrastre de marcos dobla las trayectorias de la luz. Como señalan los investigadores, “La relatividad general predice que la imagen de tal región consistirá en una serie de imágenes anillo-like anidadas donde cada anillo se distingue por el número de medio-órbitas [del agujero negro] que los fotones realizan antes de llegar al observador.” Medir anillos de fotones podría sondear curvatura fuerte y estacionaria.
Usando la métrica paramétrica Konoplya–Rezzolla–Zhidenko, el equipo varió dos parámetros de cero a uno, creando cuatro variantes de gravedad junto con la métrica Kerr estándar de la relatividad general. Simulaciones hidrodinámicas modelaron el entorno tridimensional, incluyendo materia infalling, campos magnéticos y chorros. Las imágenes resultantes muestran anillos brillantes asimétricos, con un lado más brillante debido a la rotación. Surgieron diferencias: una variante produjo el anillo más pequeño pero más brillante, otra redujo el contraste entre lados, y los anchos de los chorros variaron.
“Las diferencias están obviamente presentes en las imágenes”, concluyen los investigadores, “pero estas también son bastante pequeñas incluso considerando las desviaciones más extremas de [la relatividad general].” La variabilidad de los agujeros negros por cambios en el disco de acreción complicará la detección, necesitando observaciones de múltiples años. Datos adicionales como polarización o mapas espectrales pueden ser esenciales para discriminar teorías. Una campaña coordinada con actualizaciones del Event Horizon Telescope de próxima generación e instrumentos basados en el espacio podría avanzar la investigación gravitacional.
El estudio aparece en Nature Astronomy (2025). DOI: 10.1038/s41550-025-02695-4.