Los “billares” de agujeros negros pueden explicar aspectos extraños de la fusión de agujeros negros de 2019

Agrandar / Ilustración de un enjambre de agujeros negros más pequeños en un disco de gas que gira alrededor de un agujero negro gigante.

Instituto J. Samsing/Neils Bohr

En 2019, la colaboración LIGO/VIRGO recogió una señal de onda gravitacional de una fusión de agujeros negros que resultó ser una para los libros de récords. Apodado “GW190521”, fue el más masivo y distante detectado hasta ahora, y produjo la señal más enérgica detectada hasta el momento, apareciendo en los datos más como un “bang” que el “chirrido” habitual.

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. Aún más extraño, los dos agujeros negros que se fusionaron estaban bloqueados en una órbita elíptica (en lugar de circular), y sus ejes de giro estaban inclinados mucho más de lo normal en comparación con esas órbitas.

A los físicos les encanta que les presenten un rompecabezas intrigante que no parece encajar de inmediato en la teoría establecida, y GW190521 les dio exactamente eso. Nuevas simulaciones teóricas sugieren que todos esos aspectos extraños pueden explicarse por la presencia de un tercer agujero negro que interviene en el baile 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 detectaron la señal reveladora de una fusión de agujeros negros binarios: cuatro movimientos cortos 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 más grande de aproximadamente 142 masas solares, emitiendo el equivalente energético de ocho masas solares en el proceso, de ahí la poderosa señal captada por los detectores.

Lo que hizo que este evento fuera 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: agujeros negros de masa estelar (que van desde unas pocas masas solares hasta decenas de masas solares) y agujeros negros supermasivos, como el que se encuentra en el medio de nuestra galaxia, la Vía Láctea (que van desde cientos de miles hasta miles de millones). de masas solares). Los primeros son el resultado de la muerte de estrellas masivas en una supernova que colapsa el núcleo, mientras que el proceso de formación de los segundos sigue siendo un misterio.

Concepto artístico de un esquema jerárquico para fusionar agujeros negros.  Los científicos plantean la hipótesis de que los dos agujeros negros fueron el resultado de una fusión anterior de dos agujeros negros más pequeños.
Agrandar / Concepto artístico de un esquema jerárquico para fusionar agujeros negros. Los científicos plantean la hipótesis de que los dos agujeros negros fueron el resultado de una fusión anterior de dos agujeros negros más pequeños.

LIGO/Caltech/MIT/R. Herido (IPAC)

El hecho de que uno de los agujeros negros progenitores pese 85 masas solares también es muy inusual, ya que está en desacuerdo con los modelos actuales de evolución estelar. Los tipos de estrellas que darían lugar a agujeros negros entre 65 y 135 masas solares no se convertirían en supernovas y, por lo tanto, no terminarían como agujeros negros. Más bien, tales estrellas se volverían inestables y perderían una parte significativa de su masa. Solo entonces se convertirían en supernova, pero el resultado sería un agujero negro de menos de 65 masas solares.

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