Físicos plantean que la «colisión más grande de agujeros negros» en realidad fue una fusión de estrellas de bosones

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Físicos plantean que la «colisión más grande de agujeros negros» en realidad fue una fusión de estrellas de bosones

Representación artística de la colisión de dos estrellas de bosones, junto con las ondas gravitacionales emitidas. (Nicolás Sanchis-Gual y Rocío García-Souto)

En mayo de 2019, dos sofisticados detectores de ondas gravitacionales lograron observar una colisión realmente masiva a 7.000 millones de años luz. Luego de un arduo análisis, un equipo de investigadores concluyó que fue fruto de la fusión de dos agujeros negros. Pero había un problema: al menos uno de estos agujeros negros no debería existir según los modelos actuales.

Ahora, otro equipo internacional ha llegado a la siguiente interpretación arriesgada del evento: es posible que los dos objetos no fueran agujeros negros en absoluto, sino estrellas de bosones, objetos hipotéticos compuestos de bosones ultraligeros que se han propuesto como candidatas para materia oscura anteriormente.

El estudio, dirigido por el Dr. Juan Calderón Bustillo, fue publicado en Physical Review Letters.

Un evento espectacular

La detección de ondas gravitacionales, llamada GW190521, supuso un descubrimiento espectacular. El objeto resultante de la colisión fue un agujero negro de aproximadamente 142 veces la masa del Sol. Así, se convirtió en el primer agujero negro de masa intermedia que alguna vez habíamos detectado. 

Según el profesor Tjonnie Li, era un descubrimiento de suma importancia pues estos agujeros negros se habían considerado por mucho tiempo el eslabón perdido entre los agujeros negros de masa estelar (formados a partir del colapso de las estrellas) y los supermasivos, ocultos en el centro de casi cada galaxia.

No obstante, un agujero negro de 85 masas solares estaba involucrado en la colisión, y, según nuestros modelos actuales, no deberían existir agujeros negros de origen estelar con masas superiores a 65 masas solares. ¿Qué estaba sucediendo?

Estrellas de bosones

Por ese motivo, el equipo ahora plantea una explicación alternativa: estrellas de bosones. Como su propio nombre indica, estas estrellas no están hechas de materia sino de bosones ultraligeros.

 «Las estrellas bosones son objetos casi tan compactos como los agujeros negros pero, a diferencia de ellos, no tienen una superficie ‘sin retorno’ ni un horizonte de eventos”, explicó el Dr. Nicolás Sanchis-Gual. “Cuando chocan, forman una estrella bosónica que puede convertirse en inestable, eventualmente colapsando en un agujero negro, y produciendo una señal consistente con lo que LVC observó el año pasado”. LVC es el organismo conjunto de LIGO Scientific Collaboration y Virgo Collaboration, ambos detectores de ondas gravitacionales.

Luego de comparar la señal GW190521 con simulaciones de fusiones de estrellas de bosones, el equipo encontró que su explicación alternativa se ajusta mejor a la realidad. Además, el resultado también implicaría que la fuente tendría propiedades diferentes a las indicadas anteriormente.

“Primero, ya no estaríamos hablando de agujeros negros en colisión, lo cual elimina el problema de lidiar con un agujero negro prohibido”, explicó Calderón. “En segundo lugar, debido a que las fusiones de estrellas de bosones son mucho más débiles, inferimos una distancia mucho más cercana a la estimada por LVC”.

Según Calderón, la fusión conduce a una masa mucho mayor para el agujero negro final: 250 masas solares aproximadamente. En ese sentido, el hecho de haber presenciado la formación de un agujero negro de masa intermedia sigue siendo cierto.

Bosones ultraligeros

El hallazgo no solo involucra la primera observación de estrellas bosónicas, sino también la de su bloque de construcción, una nueva partícula conocida como bosón ultraligero. Estos bosones se han propuesto como componentes de lo que conocemos como materia oscura. Si ello se confirma mediante el análisis posterior de GW190521 y otras observaciones de ondas gravitacionales, el resultado proporcionaría la primera evidencia observacional de un candidato a materia oscura buscado durante mucho tiempo.

 

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