Els caçadors de forats negres demostren que Stephen Hawking tenia raó
El descobriment, que arriba deu anys després de la detecció de les primeres ones gravitacionals, ajuda a entendre aquests devoradors de matèria
GinebraGràcies a l'anàlisi de les ones gravitacionals procedents de la unió de dos forats negres situats a 1.300 milions d'anys llum, científics de la col·laboració internacional LIGO (de l'anglès laser interferometer gravitational-wave observatory) han pogut demostrar una de teoria desenvolupada per Stephen Hawking fa més de quaranta anys. El físic britànic, mort l'any 2018, va elaborar la hipòtesi segons la qual el forat negre que resulta de la fusió de dos devoradors de matèria hauria de ser, necessàriament, més gran que la suma de les mides dels dos originals.
Segons les observacions de les ones gravitacionals detectades el dia 14 de gener d'aquest any, els forats negres inicials tindrien una superfície total conjunta d'uns 240.000 quilòmetres quadrats, l'equivalent a la superfície del Regne Unit. Després de la fusió, s'ha observat que el forat negre resultant té una superfície d'uns 400.000 quilòmetres quadrats, cosa que demostraria així la predicció de Hawking. "És un descobriment molt important, ja que és la prova més acurada que hem fet de la teoria de la relativitat general d'Einstein", explica Giada Caneva, doctorand a l'Institut de Física d'Altes Energies (IFAE) i una de les autores principals de l'estudi publicat a la revista Physical Review Letters.
El descobriment s'ha fet deu anys després de la detecció de les primeres ones gravitacionals, el 14 de setembre del 2015, i set després de la mort de Hawking. Arran del descobriment, els líders de la col·laboració LIGO, Reiner Weiss, Kipp Thorne i Barry Barish, van rebre el premi Nobel de física l'any 2017. Des que els detectors d'ones gravitacionals van entrar en funcionament s'han identificat uns 300 senyals provinents de la fusió de dos forats negres, de la fusió d'un forat negre i una estrella de neutrons, i de dues estrelles de neutrons. Això ha permès entendre amb més detall aquest tipus de processos aparentment tan comuns al nostre univers.
"Els detectors d'ones gravitacionals ens permeten entendre millor la població de forats negres a l'Univers", explica Mario Martínez Pérez, investigador Icrea de l'IFAE, un dels principals centres de recerca que ha participat en l'estudi. Durant aquesta darrera dècada, els científics i els enginyers han refinat progressivament els detectors, cosa que ha obert una finestra a l'observació d'un gran nombre de fenòmens nous. Detectors com LIGO són ara capaços de detectar canvis en l'espai-temps d'una deu mil·lèsima part de l'amplada d'un protó, l'equivalent a uns 700 trilions de vegades més petit que un cabell humà.
Simples i alhora complexos
Aquesta descoberta també apunta al fet que els forats negres, tot i la seva aparent complexitat, en realitat són objectes astronòmics molt simples. "Pots descriure un forat negre només amb la seva massa i el seu espín o velocitat de rotació", explica Caneva, que afegeix que aquestes característiques estan estretament lligades a les vibracions de les ones gravitacionals i es poden mesurar fàcilment. "Si saps la massa i l’espín d’un forat negre, saps la mida que té", resol Martínez
Tot i que des del 2019 ja hi havia indicis que apuntaven que la llei de Hawking dels forats negres era correcta, ha estat un augment de la precisió del detector el que ha permès confirmar-la definitivament. Aquest descobriment podria tenir implicacions importants per entendre com funciona la gravetat a escala microscòpica, o fins i tot elaborar una teoria quàntica de la gravetat. "Amb les ones gravitacionals hem obert una finestra a la possibilitat de poder detectar efectes quàntics de la gravetat", declara Martínez.
Una finestra multicolor a l’univers desconegut
Tot i trobar-se encara en la seva infantesa, la detecció d’ones gravitacionals ha esdevingut una font d’informació essencial sobre l’Univers. L’IFAE, situat a la Universitat Autònoma de Barcelona, és un dels principals centres coordinadors del projecte. "Estem preparant la tercera generació d’interferòmetres amb el telescopi europeu Einstein", explica Martínez. "Amb aquest telescopi serem capaços de detectar un milió de forats negres cada any", conclou.
Gràcies a tota aquesta informació, els astrònoms i astrofísics tenen una mica més a prop la resposta a algunes de les qüestions més fonamentals sobre l’origen, la composició i el futur de l’Univers. La finestra al cosmos just s’acaba d’obrir.