Descubierto un análogo de agujero negro en el Océano Atlántico Sur

Según un grupo de físicos, unos vórtices en el Atlántico Sur son matemáticamente equivalentes a los agujeros negros, una idea que podría dar lugar a nuevas formas de entender cómo transportan las corrientes el aceite y la basura por los océanos.

The Physics arXiv Blog 20/08/2013

Los agujeros negros son regiones del espacio-tiempo en las que la gravedad es lo suficientemente fuerte como para evitar que nada se escape, ni siquiera la luz. Estos extraños objetos fueron descubiertos por primera vez en el siglo XX como soluciones matemáticas a las ecuaciones de la relatividad general. (No fue hasta mucho más tarde que los astrónomos comenzaron a reunir evidencia observacional de su existencia).

Una de las características curiosas de la relatividad general es que su misma base matemática puede encontrarse en varias otras situaciones. En los últimos años, por ejemplo, los físicos han ideado la forma de crear capas de invisibilidad utilizando metamateriales para direccionar la luz alrededor de los objetos.

Los agujeros negros dirigen la luz de la misma manera, doblando el espacio-tiempo. De hecho, las bases matemáticas que describen ambos sistemas son formalmente equivalentes. Por eso, no resulta sorprendente que los ingenieros hayan utilizado metamateriales para crear análogos de agujeros negros que impiden que la luz escape.

George Haller, desde el Instituto Federal Suizo de Tecnología en Zurich, y Francisco Berón-Vera desde la Universidad de Miami en Florida (EE.UU.), acaban de encontrar otro análogo de agujero negro, esta vez en el mundo de la turbulencia.

Los vórtices que se forman en aguas turbulentas son una imagen familiar. Edgar Allan Poe describió un torbellino de ese tipo en su cuento "Un Descenso al Maelström", publicado en 1841:

"El borde del remolino estaba representado por un ancho cinturón de brillante rocío, aunque ninguna de las partículas entraba en la boca del terrorífico embudo..."

En este pasaje, Poe describe una de las características cruciales de estos cuerpos de líquido en rotación: pueden ser considerados como islas coherentes en un flujo incoherente. Como tales, son esencialmente independientes de su entorno, rodeados por un límite aparentemente impenetrable y en el que poco (o ningún) fluido interior se escapa fuera.

Si estás pensando que esta descripción guarda parecido con un agujero negro, estarías en lo cierto. Haller y Beron-Vera han puesto esta semejanza en un plano formal que describe el comportamiento de los vórtices en los fluidos turbulentos utilizando las mismas matemáticas que describen los agujeros negros.

En esta imagen, el "ancho cinturón de brillante rocío" de Poe es exactamente análogo a una esfera de fotones alrededor de un agujero negro. Se trata de una superficie de luz que rodea a un agujero negro sin entrar en él.

Haller y Beron-Vera van más allá y demuestran que cada límite del vórtice en un fluido turbulento contiene una singularidad, al igual que un agujero negro astrofísico.

Esto tiene importantes implicaciones para el estudio de los fluidos y la identificación de los vórtices, que resultan difíciles de definir y detectar. En este caso, es simplemente cuestión de buscar la singularidad y el límite que lo rodea.

Y eso es exactamente lo que Haller y Beron-Vera han hecho en el patrón de las corrientes del suroeste del Océano Índico y el Atlántico Sur. En esta parte del mundo se produce un fenómeno bien conocido llamado fuga de Agujas, procedente de la Corriente de las Agujas del Océano Índico. "Al final de su flujo hacia el sur, esta corriente límite se vuelve sobre sí misma, creando un bucle que de vez en cuando provoca remolinos (anillos de Agujas) en el Atlántico Sur", señalan.

Los investigadores han usado imágenes de satélite del Océano Atlántico Sur entre noviembre de 2006 y febrero de 2007 para buscar vórtices utilizando un conjunto de pasos computacionales simples que detectan análogos de agujeros negros.

En este período de tres meses encontraron ocho candidatos, dos de los cuales resultaron ser análogos de agujeros negros que contenían esferas de fotones. "Hemos encontrado cinturones materiales excepcionalmente coherentes en el Atlántico Sur, lleno de análogos de las esferas de fotones alrededor de los agujeros negros", concluyen.

Este es un resultado interesante que podría tener implicaciones importantes para nuestra comprensión del modo en que las corrientes oceánicas transportan materiales. Dado que todo lo que entra en estos agujeros negros no puede salir, debería atrapar cualquier basura, aceite o incluso el propio agua, moviéndolo de manera coherente a través de grandes distancias. "Más allá de la equivalencia matemática, también hay razones observacionales para ver los remolinos... coherentes como agujeros negros", aseguran Haller y Beron-Vera.

El trabajo también plantea la posibilidad de que se produzcan análogos de agujeros negros en otras situaciones, como por ejemplo en huracanes, y no solo en la Tierra. Según esta forma de pensar, la Gran Mancha Roja de Júpiter podría ser el agujero negro más famoso del Sistema Solar.

Ref: http://arxiv.org/abs/1308.2352 : Coherent Lagrangian Vortices: The Black Holes Of Turbulence