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| Enjambre de agujeros negros más pequeños en un disco de gas Ilustración de un enjambre de agujeros negros más pequeños en un disco de gas que gira alrededor de un agujero negro gigante . Las interacciones entre tres agujeros negros, como las que se muestran en primer plano, se producen con relativa frecuencia y, con gran probabilidad, darán lugar a una fusión en una órbita no circular (crédito: J. Samsing/Instituto Biels Bohr) |
En 2019, la colaboración LIGO/VIRGO captó una señal de ondas gravitacionales procedente de una fusión de agujeros negros que resultó ser una para los libros de récords. Bautizado como "GW190521", fue el más masivo y distante detectado hasta la fecha, y produjo la señal más energética detectada hasta el momento, mostrándose en los datos como un "bang" más que el habitual "chirrido".
Además, el nuevo agujero negro resultante de la fusión era unas 150 veces más pesado que nuestro Sol, lo que convierte a GW190521 en la primera observación directa de un agujero negro de masa intermedia. Más extraño aún, los dos agujeros negros que se fusionaron estaban encerrados en una órbita elíptica (en lugar de circular), y sus ejes de giro estaban inclinados mucho más de lo habitual en comparación con esas órbitas.
A los físicos les encanta que se les presente un rompecabezas intrigante que no parece encajar inmediatamente con la teoría establecida, y GW190521 les dio precisamente eso. Nuevas simulaciones teóricas sugieren que todos esos aspectos extraños pueden explicarse por la presencia de un tercer agujero negro único que se cuela en la danza final del sistema binario para producir un "tango caótico", según un nuevo artículo publicado en la revista Nature.
Como informamos anteriormente, el 21 de mayo de 2019, los detectores de la colaboración captaron la señal reveladora de una fusión de agujeros negros binarios: cuatro breves contoneos que duran menos de una décima de segundo. Cuanto más corta es la señal, más masivos son los agujeros negros que se fusionan -en este caso, 85 y 66 masas solares, respectivamente-. Los agujeros negros se fusionaron para formar un nuevo agujero negro aún mayor, de unas 142 masas solares, que emitió el equivalente energético de ocho masas solares en el proceso, de ahí la potente señal captada por los detectores.
Lo que hace que este evento sea tan inusual es que la medición de 142 masas solares cae justo en medio de lo que se conoce como "brecha de masa" para los agujeros negros. La mayoría de estos objetos se dividen en dos grupos: los agujeros negros de masa estelar (que van de unas pocas masas solares a decenas de masas solares) y los agujeros negros supermasivos, como el que se encuentra en el centro de nuestra Vía Láctea (que van de cientos de miles a miles de millones de masas solares). Los primeros son el resultado de la muerte de estrellas masivas en una supernova de colapso del núcleo, mientras que el proceso de formación de los segundos sigue siendo un misterio.
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| Representación artística de un agujero negro supermasivo, rodeado por un disco de gas, con dos agujeros negros en fusión. Fuente: Caltech / R. Hurt (IPAC) |
El hecho de que uno de los agujeros negros progenitores tenga un peso de 85 masas solares también es muy inusual, ya que esto contradice los modelos actuales de evolución estelar. Los tipos de estrellas que darían lugar a agujeros negros de entre 65 y 135 masas solares no se convertirían en supernovas y, por tanto, no acabarían siendo agujeros negros. Más bien, esas estrellas se volverían inestables y perderían una parte importante de su masa. Sólo entonces se convertirían en supernovas, pero el resultado sería un agujero negro de menos de 65 masas solares.
Fuentes, créditos y referencias:
Samsing, J., Bartos, I., D’Orazio, D.J. et al. AGN as potential factories for eccentric black hole mergers. Nature 603, 237–240 (2022). doi.org/10.1038/s41586-021-04333-1
Fuentes: Universidad de Copenhagen, ArsTechnica