A unos 7 mil millones de años luz de distancia, dos agujeros negros se acercaron cada vez más durante eones hasta que chocaron con un furioso estallido, creando un nuevo agujero negro en el proceso. Esta perturbación en el cosmos provocó que el espacio-tiempo se estirara, colapsara e incluso se sacudiera, produciendo ondas conocidas como ondas gravitacionales que llegaron a nuestra morada terrestre el 21 de mayo de 2019.
Utilizando LIGO (Laser Interferometry Gravitational-wave Observatory), un par de interferómetros idénticos de 4 km de largo en los Estados Unidos, y Virgo, un detector de aproximadamente 3.2 km de largo en Italia, un equipo internacional de científicos anunciaron el miércoles que habían detectado esta colisión cósmica, y está acumulando superlativos: es la fusión de agujeros negros más grande, más lejana y más energética observada hasta la fecha. Este es también el primer avistamiento definitivo de un agujero negro de tamaño intermedio, aproximadamente 142 veces más masivo que el Sol, formado a partir de una fusión de agujeros negros. Los hallazgos fueron publicados el miércoles en un artículo que detalla el descubrimiento en Physical Review Journals y otro que detalla las implicaciones del evento en Astrophysical Journal Letters.
La señal de fusión, llamada GW190521, duró solo una décima de segundo, pero los científicos inmediatamente se dieron cuenta de que era extraordinaria en comparación con el chirrido bajo de dos agujeros negros en colisión que LIGO detectó en 2015, lo que confirmó las nociones inefables de Einstein sobre el espacio-tiempo.
Alan Weinstein, astrónomo del Instituto de Tecnología de California que formó parte del estudio, declaró:
“Es la mayor explosión desde el Big Bang que la humanidad haya observado jamás”.
Podría ofrecer pistas sobre por qué el Universo tiene el aspecto que tiene.
Los algoritmos informáticos analizaron la señal y, en última instancia, permitieron a los científicos determinar con precisión las masas de la fusión y cuánta energía se liberó. Los dos agujeros negros progenitores, que pesan aproximadamente 66 y 85 masas solares, se fusionaron en un agujero negro de 142 soles. Las ocho masas solares restantes se habrían convertido en energía de ondas gravitacionales.
Hasta ahora, los científicos han podido detectar y observar indirectamente agujeros negros en dos rangos de tamaño diferentes: agujeros negros de masa estelar, que miden desde unas pocas masas solares hasta decenas de masas solares, y agujeros negros supermasivos que van desde cientos de masas solares. De miles a varios miles de millones de veces la masa de nuestro sol. Sin embargo, los astrónomos que detectaron GW190521 presenciaron el nacimiento de una clase especial de agujero negro: un agujero negro de “masa intermedia”. Se han detectado algunos posibles agujeros negros intermedios, pero esta es la primera evidencia directa de su existencia.
Esta extraña señal fue producida por la fusión de dos agujeros negros igualmente extraños: el más pesado de los dos agujeros negros fusionados, con 85 masas solares, es el primer agujero negro detectado hasta ahora en lo que se conoce como “brecha de masa de inestabilidad de pares”. Una estrella que colapsa no debería poder producir un agujero negro entre 65 y 120 masas solares porque las estrellas más masivas son destruidas por la supernova que viene de la mano con su colapso. Según Weinstein, una posible explicación podría ser lo que los astrónomos llaman fusiones jerárquicas: “cuando los agujeros negros de masa estelar más ligeros se fusionan en otros más pesados, que luego se fusionan en otros aún más pesados”, consolidándose hasta convertirse en agujeros negros gigantescos.
El astrofísico K.E. Saavik Ford, del Centro de Graduados de la Universidad de la Ciudad de Nueva York, que no participó en el estudio, dice que este hallazgo es particularmente interesante:
“Es un puente entre los agujeros negros que se forman directamente cuando las estrellas colapsan y los agujeros negros supermasivos que encontramos en los centros de galaxias”.
Como señala Saavik Ford, en realidad es muy difícil realizar fusiones jerárquicas, ya que los restos de los agujeros negros tienen que encontrarse entre sí y luego fusionarse.
“Eso requiere muchas, muchas, muchas vidas del universo en circunstancias normales”, dice Saavik Ford, “por lo que tuvo que haber ocurrido en un entorno estelar muy denso”, como un núcleo galáctico activo o AGN.
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