Agujero negro ¡FUGA! Enorme fusión ve un objeto expulsado de la galaxia y enviado al abismo
Animación del Instituto Max Planck de Física Gravitacional
Los agujeros negros, como dice la definición básica, son regiones del espacio-tiempo tan deformadas por la masa concentrada que, más allá de su «horizonte de eventos», nada, ni siquiera la luz, puede escapar a su gravedad. Podemos detectarlos de varias maneras, incluida la detección de la radiación de alta energía emitida por la materia cuando se arremolina en los agujeros o observando cómo su gravedad influye en el movimiento de los objetos cercanos. Los físicos también pueden detectar las ondas gravitatorias emitidas cuando los agujeros negros se fusionan entre sí, deformando el tejido mismo del espacio-tiempo, utilizando los llamados interferómetros como Virgo en Italia y LIGO en los EE. UU.
Algunos de los agujeros negros que los físicos han visto en el universo parecen estar «acelerando», viajando mucho más rápido de lo esperado según las predicciones teóricas.
Los científicos habían propuesto que estos agujeros negros de rápido movimiento podrían haber obtenido su energía como resultado de fusiones anteriores.
Según la teoría, los agujeros negros fusionados pueden recibir una patada si las ondas gravitacionales liberadas durante la colisión se emiten predominantemente en una dirección, lo que puede ocurrir si los dos agujeros negros originales tienen masas o espines muy desiguales.
Para conservar el impulso, el agujero negro combinado retrocede en la otra dirección. Sin embargo, hasta ahora, los físicos no tenían evidencia para apoyar esta teoría.
Las fusiones entre agujeros negros pueden dar una patada a los objetos masivos y expulsarlos de su galaxia (Imagen: Getty Images)
Los agujeros negros son regiones del espacio-tiempo deformadas por la masa concentrada (Imagen: Express.co.uk)
Se espera que ocurran patadas particularmente grandes cuando el plano orbital de la fusión sufre precesión, un cambio en la orientación de un eje de rotación, lo que debería dejar una modulación de amplitud detectable en la señal de onda gravitacional.
En su estudio, el físico Dr. Vijay Varma del Instituto Max Planck de Física Gravitacional en Potsdam, Alemania, y sus colegas analizaron un evento de fusión de agujeros negros al que se le ha dado el emocionante nombre de «GW200129».
Esta es la primera evidencia de una fusión de agujeros negros que se ha registrado con una firma fuerte e inequívoca de precesión en su señal de onda gravitacional.
Los investigadores compararon las señales de GW200129 registradas por los detectores LIGO-Virgo con predicciones basadas en simulaciones de relatividad numérica.
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Los físicos pueden detectar las ondas gravitacionales emitidas cuando los agujeros negros se fusionan entre sí (Imagen: Getty Images)
En la imagen: el interferómetro de Virgo en Italia puede detectar ondas gravitacionales (Imagen: Creative Commons / The Virgo Collaboration)
Descubrieron que el agujero negro producido por el evento de fusión, que tiene una masa 60 veces mayor que la del Sol, recibió una patada de alrededor de 3,355,404 mph.
Esto supera con creces la velocidad de escape de la mayoría de las galaxias, y casi tres veces la de la nuestra, la Vía Láctea.
Dado esto, dijo el equipo, la colisión probablemente habría enviado el agujero negro final fuera de su galaxia anfitriona.
El Dr. Varma dijo: «Dada la velocidad de la patada, estimamos que hay como máximo un 0,48 por ciento de probabilidad de que el agujero negro remanente de GW200129 sea retenido por cúmulos de estrellas nucleares globulares».
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A los agujeros negros fusionados se les puede dar una patada lo suficientemente fuerte como para expulsarlos de su galaxia anfitriona (Imagen: MIT News)
Los hallazgos pueden tener implicaciones para la existencia de los llamados «agujeros negros pesados», que se forman como resultado de múltiples fusiones sucesivas de agujeros negros.
Sin embargo, para que se formen agujeros negros pesados, las fusiones que terminan con patadas no pueden ser demasiado comunes.
Si ocurren con demasiada frecuencia, al enviar agujeros negros fusionados en el vasto vacío intergaláctico, harían que las colisiones posteriores fueran demasiado improbables.
Los estudios futuros, dijo el equipo, deberían ayudar a los físicos a limitar mejor la tasa de las llamadas fusiones de segunda generación que pueden ayudar a construir agujeros negros más grandes.
El astrofísico teórico, el profesor Saul Teukolsky de la Universidad de Cornell, es el líder de la Colaboración Simulating eXtreme Spacetimes (SXS), bajo cuyos auspicios se llevó a cabo el presente estudio.
El Prof. Teukolsky dijo: “Esta investigación muestra cómo las señales de ondas gravitacionales pueden usarse para aprender sobre fenómenos astrofísicos de una manera inesperada.
“Se creía que tendríamos que esperar más de una década para que los detectores fueran lo suficientemente sensibles para hacer este tipo de trabajo, pero esta investigación muestra que, de hecho, podemos hacerlo ahora, ¡muy emocionante!”
Los hallazgos completos del estudio se publicaron en la revista Physical Review Letters.
