Detectan ondas de un agujero negro tan masivo que ‘no debería existir’

Los astrónomos han detectado una onda gravitacional de un agujero negro tan masivo que las teorías existentes sugieren que no debería existir.

El agujero negro que se formó a partir de la fusión que envió la onda gravitacional a través del espacio es 142 veces la masa del Sol, lo que lo convierte en el más masivo jamás observado con ondas gravitacionales. La energía que liberó a través del universo es el equivalente a unas ocho masas solares, y se extienden por todo el universo.

"Esto no se parece mucho a un crujido, que es lo que normalmente detectamos", dijo Nelson Christensen, investigador del Centro Nacional Francés de Investigación Científica que ayudó a captar la señal. "Esto es más como algo que hace 'bang', y es la señal más masiva que LIGO y Virgo han visto".

Los científicos aún no están seguros de cómo se pudo haber creado el agujero negro y cómo se pudo haber enviado una explosión tan poderosa, a pesar de los años de trabajo dedicados a la búsqueda de los agujeros negros.

"El sistema que hemos descubierto es tan extraño que rompe una serie de suposiciones anteriores sobre cómo se forman los agujeros negros", dijo Karan Jani, un investigador de la Universidad de Vanderbilt que participó en la investigación. "Tomamos más de un año para confirmar la existencia de este agujero negro alienígena y estamos encantados de compartir este descubrimiento con el mundo".

Una posibilidad es que el agujero negro se formó cuando dos agujeros negros más pequeños chocaron para hacer uno más grande, que luego encontró un tercer agujero negro para otra colisión aún mayor. La posibilidad de que ocurra un evento de este tipo es menor que golpear una pelota de golf en China y otra en Argentina y verlas chocar en el aire.

El descubrimiento podría plantear preguntas profundas sobre cuestiones fundamentales del universo, además de dar pistas sobre cómo se formaron los agujeros negros supermasivos que se encuentran en el centro de algunas galaxias.

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

Desde 2015, los científicos han estado observando el nacimiento de agujeros negros en la colisión de otros dos utilizando ondas gravitacionales. A medida que la poderosa energía de la fusión se envía a través del universo, se tambalea en el espacio-tiempo y se puede recoger en la Tierra.

Pero la señal recién descubierta es particularmente especial. Se llama GW190521 y fue detectado en mayo del año pasado por LIGO y VIRGO, detectores de ondas gravitacionales en Estados Unidos e Italia. La señal estaba compuesta por cuatro movimientos cortos que duraban menos de una décima de segundo.

Cualesquiera que sean las condiciones que formaron el agujero negro, ya ha batido una serie de récords. Es el más distante y antiguo jamás detectado, con ondas gravitacionales que tardan siete mil millones de años en llegar a la Tierra, y también es el agujero negro más masivo jamás observado a través de ondas gravitacionales.

También representa el primer vistazo a los agujeros negros de "masa intermedia". Son más pesadas que las que surgen cuando las estrellas masivas colapsan, pero más ligeras que las supermasivas que están en el centro de algunas galaxias.

Esos agujeros negros de masa intermedia, que solo se han observado indirectamente, podrían ofrecer una pista sobre una de las mayores preguntas de la astrofísica y la cosmología, al permitir a los científicos comprender de dónde provienen esos agujeros negros supermasivos. Los investigadores han sugerido que esos agujeros negros de masa intermedia podrían seguir fusionándose hasta convertirse en el tipo de "monstruo cósmico" que se encuentra en medio de las galaxias, incluida la nuestra.

No es solo el agujero negro resultante el único en su tamaño. Las dos que se fusionaron para formarlo tenían masas alrededor de 65 y 85 veces la del Sol, pero según las teorías actuales, una estrella que colapsa no puede formar agujeros negros entre 60 y 120 masas solares, ya que cualquier estrella lo suficientemente masiva para hacerlo lo haría. serán destrozados por la explosión de supernova que ocurre cuando colapsan.

Eso llevó a la sugerencia de que los agujeros negros ya podrían ser el resultado de fusiones que los ayudaron a crecer más de lo esperado. Pero también puede ser un agujero negro llamado "primordial", formado durante el Big Bang.

El descubrimiento se informa en dos artículos publicados hoy. Uno aparece en Physical Review Letters y detalla el descubrimiento de la señal de onda gravitacional en sí, y otro en Astrophysical Journal Letters explora las propiedades físicas y las implicaciones de esa señal.

Los investigadores señalan en el último de esos artículos que la naturaleza corta de la señal significa que es más difícil de analizar, y esa complejidad podría sugerir que provino de una fuente más exótica. Pero están decididos a que la explicación más probable para una explosión tan poderosa es la fusión de dos agujeros negros.