Los superordenadores de la NASA han debido dar lo mejor de sí mismos, pero los resultados están a la altura de sus esfuerzos. Los ingenieros han conseguido modelizar en tres dimensiones la colisión de dos agujeros negros con una fidelidad hasta ahora inigualada.

Estos resultados teóricos deberían permitirles identificar más fácilmente en los datos de los detectores las ondas gravitatorias emitidas por las colisiones de agujeros negros.

Los superordenadores de la NASA han creado en tres dimensiones la colisión de dos agujeros negros con una precisión sin par.(Créditos: Henze, NASA)

Véase simulación (MPG -7,45 Mb)


Los agujeros negros: un rompecabezas para las simulaciones

Los agujeros negros son regiones del espacio cuya gravedad es tan intensa que nada puede escapar a la misma, ni siquiera la luz. En la zona que ocupan, el espacio está alterado, el tiempo puede frenar su paso hasta inmovilizarse y la densidad tender a infinito. Condiciones límites de tal entidad que su modelización se revela un verdadero rompecabezas que ya ha dado al traste con muchas simulaciones informáticas.

Las ecuaciones que rigen la colisión de dos agujeros negros son proporcionadas por la teoría de la relatividad general de Albert Einstein, la cual recurre al cálculo tensorial, que es difícil de traducir a instrucciones informáticas. Así, la ecuación tensorial más simple requiere varios miles de líneas de código. Pero el equipo del Centro de Vuelo Espacial de Goddard ha hallado un medio de formularlas con mayor sencillez para modelizar sin dificultad la colisión de dos agujeros negros. Para ello, han recurrido principalmente a trabajos de físicos de Tejas en Brownsville, quienes han elaborado un algoritmo de sencilla utilización, con el que se pueden efectuar cálculos precisos relativos a ondas gravitatorias.

El sistema SGI Altix cuenta con 10.240 procesadores Intel Itanium, y corre bajo sistema Linux. ¡No podía ser menos para simular la colisión de dos agujeros negros! (Créditos: Trower, NASA)

Simulaciones de una fidelidad todavía inigualada

Como las ondas de un estanque, los agujeros negros dibujan ondas en el espacio-tiempo: el espacio de cuatro dimensiones imaginado por Einstein. Tales ondas gravitatorias pueden presentar diferentes longitudes de onda y diversas amplitudes, en función de masas en presencia.

Las simulaciones se realizaron en un centro de investigación de la NASA, situado cerca de Mountain View. Los superordenadores de la agencia americana han conseguido modelizar en tres dimensiones ondas gravitacionales emergiendo de dos agujeros negros de masa idéntica en colisión. Las simulaciones son las más largas y fieles obtenidas hasta la fecha. Con independencia del punto de partida que los ingenieros consideraban (entre la quinta y la segunda rotación antes del “choque”), los resultados y la forma de las ondas observadas eran siempre las mismas. Se trata de la primera vez que se consigue semejante estabilidad.

Seguros de este éxito, el equipo del centro Goddard se dedica actualmente al estudio de agujeros negros de masas diferentes.

Esta simulación permitirá probar la teoría de la relatividad general de Einstein pero, sobre todo, debería ayudar a los detectores como LISA (Laser Interferometer Space Antenna) y LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) en reconocer en sus datos las sutiles ondas gravitatorias y a sorprender a dos agujeros negros en plena colisión, lo cual es el Santo Grial de muchos investigadores.

Imagen compuesta de rayos X (azul) y radioondas (rosa) de dos agujeros negros girando uno en torno al otro.(Créditos: NASA)

Enlace a la noticia original: Une simulation de la collision de trous noirs plus réaliste que jamais
Por Christophe Olry. Fuente: Future-Sciences
Traducción de Fernando Muñoz Sagasta.