4.10 Ingeniería de evidencias: cómo probar, qué huellas buscar y qué predecimos

Inicio ／ Capítulo 4: Agujeros negros

Esta sección convierte la idea de “capa material” de las secciones 4.1–4.9 en evidencias operables. La primera parte diseña experimentos de verificación; la segunda plantea predicciones refutables. Al terminar, sabrás en qué bandas observar, con qué herramientas y qué magnitudes medir para confirmar—o refutar—la banda crítica dinámica, la zona de transición y las tres vías de escape.

I. Hoja de ruta de verificación: tres líneas principales y dos de apoyo

• Plano de imagen (VLBI mm/sub-mm): seguir la estabilidad geométrica y la “respiración” sutil del anillo principal, los subanillos y sectores persistentemente brillantes.
• Polarización (serie temporal por píxel): medir grado y ángulo a lo largo del tiempo; comprobar si torsiones suaves y giros angostos co-localizan con la geometría de brillo sobre el anillo.
• Cronometría (multibanda desdispersada): buscar escalones comunes y envolventes de eco, y verificar su coincidencia con imagen y polarización.
• Espectro y dinámica (apoyo): alternancia entre componentes duras y blandas, fuerza de reflexión y absorción, nudos que se mueven hacia afuera y desplazamiento de frecuencia del núcleo.
• Multimensajero (apoyo): coincidencia espacio-temporal con neutrinos de alta energía y candidatas a rayos cósmicos de ultraalta energía; consistencia de balance energético con ondas gravitacionales de fusión.

Siempre que sea posible, alineamos las cinco líneas en la misma ventana de evento. Regla de decisión: ninguna línea decide sola; al menos tres deben concordar.

II. Prueba 1: ¿existe realmente una banda crítica dinámica?

Qué observar: diámetro casi constante con grosor dependiente del acimut; familia de subanillos—más tenues y angostos dentro del anillo principal, reproducibles en noches distintas—; y respiración—cambios pequeños pero sistemáticos y en fase del grosor y la luminosidad en eventos fuertes.

Por qué puede refutar: si el anillo actúa como una línea geométrica perfecta, sin subestructuras acumuladas ni avances-retrocesos ligados a eventos, la capa de grosor finito que “respira” no existe. En cambio, un anillo principal estable, subanillos reproducibles y respiración de baja amplitud constituyen evidencia directa de una “piel” no lisa.

Configuración mínima: VLBI de alta frecuencia (p. ej., 230 y 345 GHz simultáneos) con imagen dinámica; restar un modelo de anillo y buscar subanillos estables en los residuos; medir covariación grosor-brillo antes y después de eventos fuertes.

III. Prueba 2: ¿la zona de transición funciona como un “pistón”?

Qué observar: tras eventos fuertes, escalones comunes que saltan casi al mismo tiempo una vez desdispersados; luego una envolvente de eco con picos secundarios que se debilitan y crecen los intervalos; y co-ventana en imagen y polarización—fortalecimiento de sectores brillantes e inversiones en bandas más activas.

Por qué puede refutar: si los escalones se separan estrictamente por dispersión, o si amplitudes/intervalos del eco no siguen una evolución coherente, y no hay cambios co-ventana en imagen/polarización, el origen será el medio distante o el instrumento. Nuestro marco requiere sincronía geométrica cuando se “aprienta el umbral” y liberación escalonada tipo pistón; ambas deben verse.

Configuración mínima: fotometría de alta cadencia de radio a rayos X en un eje temporal desdispersado unificado; cortes sincrónicos de imagen y polarización para probar la tríada escalón–sector brillante–inversión en banda.

IV. Prueba 3: huellas distintivas de las tres vías de escape

1. Poros efímeros (fuga lenta)
   • Imagen: brillo suave local o global; subanillos internos más nítidos por instantes.
   • Polarización: leve caída del grado en la zona brillante; el ángulo sigue torciendo de forma suave.
   • Tiempo: escalones comunes pequeños y eco débil y lento.
   • Espectro: suben componentes blandas/espesas, sin picos duros.
   • Multimensajero: no se esperan neutrinos.
     Regla: concordancia de cuatro líneas ⇒ dominancia de poros.
2. Perforación axial (chorro)
   • Imagen: chorro colimado con nudos que se mueven hacia afuera; contra-chorro débil.
   • Polarización: grado alto; ángulo estable por segmentos; gradientes transversales de rotación de Faraday.
   • Tiempo: estallidos rápidos y duros; escalones pequeños que se propagan por el chorro.
   • Espectro: ley de potencia no térmica con extremo de alta energía reforzado.
   • Multimensajero: posible coincidencia con neutrinos.
     Regla: mayoría en cinco líneas ⇒ dominancia de perforación.
3. Subcriticidad en bandas de borde (reprocesamiento y flujo amplio)
   • Imagen: brillo en bandas a lo largo del borde del anillo; outflows de gran ángulo y resplandor difuso.
   • Polarización: grado medio; cambios segmentados del ángulo dentro de las bandas; inversiones adyacentes.
   • Tiempo: ascenso y caída lentos con retardos dependientes del color.
   • Espectro: reflexión y absorción azul más fuertes; espectros más gruesos en infrarrojo y sub-mm.
   • Multimensajero: evidencia principalmente electromagnética.
     Regla: concordancia de cuatro líneas ⇒ dominancia de bandas de borde.

V. Verificación cruzada por escala: ¿“pequeño rápido, grande estable” es universal?

Qué observar: centelleos minuto–hora y perforación de chorro más fácil en fuentes de baja masa; ondulaciones día–mes y bandas de borde longevas en fuentes de gran masa.

Cómo hacerlo: aplicar la misma metodología a microcuásares y a agujeros negros supermasivos. Un corrimiento sistemático de escalas temporales y reparto del flujo con la masa indicará que actúan los parámetros de la “capa material”.

VI. Lista de refutación: basta un punto para invalidar gran parte del marco

• En campañas largas y de alta calidad, el anillo principal permanece como una línea perfecta, sin subanillos ni respiración.
• Tras desdispersar, los escalones entre bandas no son co-ventana y no se relacionan con imagen ni polarización.
• En erupciones de chorro duras, no aparece actividad co-localizada cerca del núcleo en el anillo/sectores brillantes y nunca se observan firmas de polarización axial.
• Los brillos en bandas de borde no coinciden jamás con mayor reflexión o huellas de viento de disco.
• No hay diferencias sistemáticas de tiempos característicos ni reparto del flujo entre fuentes de baja y alta masa.

VII. Predicciones: diez fenómenos que debería ver la próxima generación

• Familias de subanillos: dos o tres anillos internos estables, más finos y tenues, a frecuencias más altas y bases más largas; órdenes superiores se encienden con más facilidad tras eventos fuertes.
• “Fase de huella” de sectores brillantes: preferencia estadística de acimut entre sectores brillantes longevos y bandas de inversión de polarización; tras eventos fuertes, la diferencia de fase se reordena rápido y retorna al valor preferido.
• Escalones realmente “sin dispersión”: saltos casi simultáneos persisten del milimétrico al infrarrojo y a rayos X tras desdispersar, con cambios sincrónicos de ancho del anillo y bandas de polarización.
• Resonancia “respiración–escalón”: covariación lineal entre dilataciones pequeñas del grosor del anillo y la altura de los escalones comunes; mayor correlación cuanto más fuerte sea el evento.
• Secuencia de disparo de perforación: destellos duros del chorro preceden o coinciden con un breve aumento de sectores próximos al núcleo; después surgen nudos móviles y core shift.
• “Espectro ahumado” de bandas de borde: cuando dominan las bandas, el engrosamiento en IR/sub-mm antecede a los rayos X duros; reflexión y absorción azul se refuerzan en días-semanas.
• Transición “poros → perforación”: cerca del eje de giro, varios eventos de poro co-localizados evolucionan hacia un chorro estable en días-semanas, con aumento global del grado de polarización.
• Escala frente a escala temporal: patrones de escalón–eco de minutos son más comunes en microcuásares; los de días-semanas, en supermasivos, con crecimiento más lento del espaciamiento de picos de eco.
• Coincidencia de neutrinos: eventos de neutrinos de energía media son más probables durante perforación fuerte y están en fase con picos γ duros.
• Co-localización “inversión en banda – viento de disco”: cuando la banda de inversión recorre el borde del anillo, la profundidad de absorción del viento de disco en rayos X varía al unísono y la rotación del ángulo de posición muestra una fase repetible.

Cada punto es comprobable de forma independiente. La refutación sistemática de cualquiera exige revisar el mecanismo subyacente del marco.