¿Luz procedente de una colisión de dos agujeros negros?

Redacción

Cuando dos agujeros negros giran en espiral uno alrededor del otro y finalmente chocan, envían ondas en el espacio y el tiempo llamadas ondas gravitacionales. Debido a que los agujeros negros no emiten luz, no se espera que estos sucesos de impacto brillen con ninguna onda de luz, o radiación electromagnética. Los astrofísicos de CUNY K. E. Saavik Ford y Barry McKernan, sin embargo, han planteado formas en las que una fusión de agujeros negros podría estallar con un cierto despliegue de luz.

Ahora, por primera vez, unos astrónomos han visto evidencias de uno de estos escenarios de producción de luz. Sus resultados se han publicado en la revista Physical Review Letters.

Un equipo formado por científicos del Graduate Center, CUNY, del Caltech (ZTF), del Borough of Manhattan Community College (BMCC) y dl Museo Americano de Historia Natural (AMNH) detectaron lo que parece ser una llamarada de luz procedente de un par de agujeros negros fusionados. El evento (llamado S190521g) fue identificado por primera vez por el Observatorio de Ondas Gravitatorias LIGO de la Fundación Nacional de Ciencias (NSF) y el detector europeo Virgo el 21 de mayo de 2019. A medida que los agujeros negros se fusionaban, sacudiendo el espacio y el tiempo, enviaban ondas gravitacionales. Poco después, los científicos del ZTF -que está ubicado en el Observatorio de Palomar, cerca de San Diego- revisaron sus registros del mismo suceso y detectaron lo que podría ser una llamarada de luz proveniente de los agujeros negros que se fusionaron.

“En el centro de la mayoría de las galaxias acecha un agujero negro supermasivo. Está rodeado por un enjambre de estrellas y estrellas muertas, incluyendo agujeros negros”, dijo el coautor del estudio Ford, profesor del Graduate Center, del BMCC y del AMNH. “Estos objetos pululan como abejas furiosas alrededor de la monstruosa abeja reina del centro. Pueden encontrar brevemente parejas gravitacionales y emparejarse, pero generalmente las pierden rápidamente debido a su loco baile. Pero en el disco de un agujero negro supermasivo, el gas que fluye organiza a los agujeros negros para que puedan formar parejas estables”, dice.

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(Foto: Pixabay)

Una vez que los agujeros negros se fusionan, el nuevo agujero negro, ahora más grande, experimenta una patada que lo envía en una dirección aleatoria, y atraviesa el gas del disco. “Es la reacción del gas ante esta bala que acelera lo que crea una llamarada brillante, visible con los telescopios”, dijo el coautor McKernan, profesor de astrofísica.

“Este agujero negro supermasivo estuvo interactuando durante años antes de esta llamarada más abrupta”, dijo el autor principal del estudio Matthew Graham, profesor de investigación de astronomía en Caltech y científico del proyecto para el ZTF. “La llamarada ocurrió en la escala de tiempo correcta, y en el lugar correcto, para coincidir con el evento de la onda gravitacional. En nuestro estudio, concluimos que la llamarada es probablemente el resultado de una fusión de agujeros negros, pero no podemos descartar completamente otras posibilidades”.

Se predice que la erupción comenzará días o semanas después de la sacudida inicial de las ondas gravitacionales producidas durante la fusión. En este caso, el ZTF no captó el evento de inmediato, pero cuando los científicos regresaron y revisaron las imágenes de archivo del ZTF meses después, encontraron una señal que comenzó días después del evento de ondas gravitacionales de mayo de 2019. El ZTF observó que la llamarada se desvanecía lentamente durante el período de un mes.

Los científicos intentaron obtener una mirada más detallada de la luz del agujero negro supermasivo, el llamado espectro, pero para cuando miraron, la llamarada ya se había desvanecido. Un espectro habría ofrecido más apoyo a la idea de que la llamarada vino de la fusión de los agujeros negros dentro del disco del agujero negro supermasivo. Sin embargo, los investigadores dicen que pudieron descartar en gran medida otras posibles causas de la llamarada observada, incluyendo una supernova o una alteración mareal, que ocurre cuando un agujero negro se come esencialmente una estrella.

Es más, el equipo dice que no es probable que la llamarada provenga de los habituales “ruidos” del agujero negro supermasivo, que se alimenta regularmente de su disco circundante. Utilizando el Catalina Real-Time Transient Survey, dirigido por el Caltech, fueron capaces de evaluar el comportamiento del agujero negro durante los últimos 15 años, y encontraron que su actividad era relativamente normal hasta mayo de 2019, cuando se intensificó repentinamente.

El agujero negro recién formado debería causar otra llamarada en los próximos años. El proceso de fusión proporcionó al objeto un impulso que debería causar que entre de nuevo en el disco del agujero negro supermasivo, produciendo otro destello de luz que el ZTF debería ser capaz de ver.

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