Una colisión récord de agujeros negros sorprendió a los científicos por su tamaño y velocidad. El evento, detectado por el observatorio LIGO-Virgo-KAGRA, vio dos agujeros negros masivos, cada uno más de 100 veces más masivo que nuestro sol, fusionarse para formar un gigante cósmico giratorio. El resultado final es un agujero negro más de 225 veces más masivo que el Sol, que gira a velocidades que se acercan a los límites de la física. Este descubrimiento no sólo rompió el récord anterior de tamaño de agujeros negros, sino que también subvirtió nuestra comprensión del mecanismo de formación de los agujeros negros.

Dos agujeros negros gigantes chocaron en el espacio profundo, formando un gigante que subvirtió las teorías existentes. Los científicos dicen que esta es la fusión más masiva y de más rápido giro jamás detectada

La colaboración LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) ha realizado un descubrimiento revolucionario al detectar la fusión de agujeros negros más masiva jamás registrada utilizando ondas gravitacionales. La detección fue posible gracias a los observatorios LIGO en Hanford y Livingston, financiados por la Fundación Nacional de Ciencias (NSF). La masa del agujero negro formado tras la fusión es más de 225 veces mayor que la del Sol. La señal, con el número GW231123, fue capturada durante la cuarta campaña de observación (O4) de la red LVK el 23 de noviembre de 2023.

Se estima que las masas de los dos agujeros negros que se fusionaron esta vez son 100 y 140 veces la del Sol, respectivamente. No sólo son enormes en tamaño, sino que giran extremadamente rápido. Esta combinación hace que el análisis de señales sea extremadamente difícil y sugiere que los orígenes de estos agujeros negros pueden ser extremadamente complejos.

Las ondas gravitacionales son pequeñas ondas en el espacio-tiempo producidas por eventos cósmicos de alta energía, como la colisión de objetos masivos como agujeros negros o estrellas de neutrones. Estas ondas viajan desde su fuente a la velocidad de la luz, estirando y comprimiendo el espacio a lo largo del camino. Aunque las ondas gravitacionales son extremadamente débiles cuando llegan a la Tierra, transportan información valiosa sobre la naturaleza, el movimiento y la estructura de los objetos que las produjeron, proporcionando una forma única de observar el universo más allá de lo que la energía luminosa puede revelar.

"Este es el agujero negro binario más masivo que jamás hayamos observado a través de ondas gravitacionales, y plantea un verdadero desafío para nuestra comprensión de cómo se forman los agujeros negros", dijo Mark Hannum, profesor de la Universidad de Cardiff y miembro de la colaboración científica LIGO. "Los agujeros negros de esta magnitud están prohibidos en los modelos estándar de evolución estelar. Una posibilidad es que los dos agujeros negros en este binario se formaron a partir de la fusión de agujeros negros más pequeños anteriores".

Los científicos han observado alrededor de 300 fusiones de agujeros negros a través de ondas gravitacionales, incluidas nuevas fusiones de agujeros negros candidatas descubiertas en las observaciones actuales de O4. Antes de GW231123, el binario de agujero negro más grande confirmado estaba asociado con el evento GW190521, que tenía una masa total significativamente menor de "sólo" 140 veces la masa del Sol.

Rompiendo los límites de la detección

La gran masa y la velocidad de rotación extremadamente rápida del agujero negro en GW231123 han superado los límites de la tecnología de detección de ondas gravitacionales y los modelos teóricos existentes. Extraer información precisa de las señales requiere el uso de modelos teóricos que puedan explicar la compleja dinámica de los agujeros negros que giran rápidamente.

El Dr. Charlie Hoy, de la Universidad de Portsmouth, explicó: "El agujero negro parece estar girando muy rápido, cerca del límite permitido por la teoría general de la relatividad de Einstein. Esto hace que la señal sea difícil de modelar e interpretar. Este es un excelente caso de estudio para avanzar en el desarrollo de nuestras herramientas teóricas".

Los investigadores continúan perfeccionando sus análisis y mejorando los modelos utilizados para explicar eventos tan extremos. "A los académicos les llevará años desentrañar completamente este complejo patrón de señalización y todas sus implicaciones", dijo el Dr. Gregorio Carullo, profesor asistente de la Universidad de Birmingham. "Si bien la explicación más probable sigue siendo la fusión de agujeros negros, escenarios más complejos pueden contener la clave para descifrar sus características inesperadas. ¡Se avecinan tiempos emocionantes!"

La astronomía de ondas gravitacionales entra en una nueva era

Los detectores de ondas gravitacionales como LIGO en Estados Unidos, Virgo en Italia y KAGRA en Japón están diseñados para medir pequeñas distorsiones en el espacio-tiempo causadas por eventos cósmicos violentos como las fusiones de agujeros negros. La cuarta serie de observaciones comienza en mayo de 2023 y los resultados de la primera fase (hasta enero de 2024) se publicarán a finales de este verano.

"Este evento llevó nuestras capacidades de instrumentación y análisis de datos a sus límites actuales", dijo la Dra. Sophie Beeny, investigadora postdoctoral en Caltech. "Este es un poderoso ejemplo de cuánto podemos aprender de la astronomía de ondas gravitacionales y de cuánto queda por descubrir".

Compilado de /scitechdaily