La más masiva detección de ondas gravitacionales revela que existen agujeros negros de masa intermedia

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La más masiva detección de ondas gravitacionales revela que existen agujeros negros de masa intermedia

Ilustración de fusión de agujeros negros. (Deborah Ferguson)

Un equipo de científicos detectó la señal de lo que podría ser la fusión de agujeros negros más masiva observada hasta ahora en ondas gravitacionales. El producto de la fusión es la primera detección clara de un agujero negro de «masa intermedia», con una masa entre 100 y 1.000 veces la del Sol.

Los investigadores informaron sus hallazgos en dos artículos: uno en Physical Review Letters y el otro en The Astrophysical Journal Letters.

La detección más masiva

La señal, bautizada como GW190521, fue detectada el 21 de mayo de 2019 gracias al observatorio LIGO, un par de interferómetros idénticos de 4 kilómetros de largo en Estados Unidos. Además, el observatorio Virgo también ayudó con su interferómetro de 3 kilómetros de longitud en Italia.

Según los investigadores, GW190521 fue generada por una fuente que se encuentra a unos 5 gigaparsecs (1.54 x 10^23 kilómetros) de distancia. En otras palabras, la señal se generó cuando el universo tenía aproximadamente la mitad de su edad actual. Esto la convierte en una de las fuentes de ondas gravitacionales más distantes detectadas hasta ahora.

En cuanto a lo que produjo esta señal, los científicos creen que probablemente fue generado por una fusión de agujeros negros binarios con propiedades inusuales.

Casi todas las señales de ondas gravitacionales confirmadas hasta la fecha provienen de una fusión binaria, ya sea entre dos agujeros negros o dos estrellas de neutrones. Esta fusión más reciente parece ser la más masiva hasta el momento, involucrando dos agujeros negros con masas de 85 y 66 veces la masa del Sol.

Este evento produjo un agujero negro aún más masivo, de unas 142 masas solares, y liberó una enorme cantidad de energía, equivalente a alrededor de 8 masas solares, esparcida por el universo en forma de ondas gravitacionales.

El primer agujero negro de masa intermedia

Las masas excepcionalmente grandes de los dos agujeros negros, así como el agujero negro final, plantean una serie de preguntas en cuanto a su formación.

Todos los agujeros negros que se han observado hasta la fecha encajan dentro de dos categorías. La primera es la de los agujeros negros de masa estelar, aquellos que miden desde unas pocas masas solares hasta decenas de masas solares. Los modelos actuales indican que estas se forman a la muerte de estrellas masivas.

La segunda categoría es la de los agujeros negros supermasivos, como el que se encuentra en el centro de nuestra galaxia. Estas tienen masas que van desde cientos de miles hasta miles de millones de veces la de nuestro Sol.

Sin embargo, el agujero negro producto de la fusión tiene 142 masas solares se encuentra dentro de un rango que podríamos llamar ‘masa intermedia’. Es decir, más masivos que los de masa estelar y menos masivo que los supermasivos. Nunca antes habíamos detectado un agujero negro con una masa similar.

Ilustración de una fusión jerárquica (LIGO/Caltech/MIT/R. Herido (IPAC))

Por si fuera poco, estos agujeros negros tienen tanta masa que los científicos también sospechan que uno o ambos pueden no haberse formado a la muerte de una estrella, como ocurre con la mayoría de los agujeros negros de masa estelar.

En ese sentido, los investigadores consideran la posibilidad de que estemos frente a una fusión jerárquica. Ambos agujeros negros progenitores pueden haberse formado a partir de la fusión de dos agujeros negros más pequeños, para luego fusionarse una vez más.

«Este evento abre más preguntas de las que proporciona respuestas», dice Alan Weinstein, miembro de LIGO y profesor de física en Caltech. «Desde la perspectiva del descubrimiento y la física, es algo muy emocionante».

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