⚫ Científicos resuelven el enigma de una fusión "imposible" de agujeros negros "prohibidos"
Estas ondas, captadas por observatorios terrestres, provenían de la fusión de dos agujeros negros situados a unos siete mil millones de años luz, cuyas masas y rotación elevada contradecían los modelos establecidos. Según las teorías actuales, tales agujeros negros, con masas de 100 y 140 veces la del Sol y girando casi a la velocidad de la luz, no deberían formarse a partir de estrellas masivas, cuya única muerte conocida es una explosión en forma de "supernova por inestabilidad de pares" que disemina la totalidad de la materia del astro.
Representación artística de dos agujeros negros en órbita antes de su fusión. Los científicos han resuelto el enigma de una colisión considerada imposible.
Crédito: NASA
Unos investigadores del Flatiron Institute se propusieron resolver este enigma desarrollando simulaciones que trazan la evolución de las estrellas progenitoras, desde su formación hasta su muerte en supernova. Integraron un elemento a menudo pasado por alto: los campos magnéticos, que juegan un papel clave en la dinámica post-colapso. Este enfoque permitió modelar cómo la rotación y las fuerzas magnéticas influyen en la materia residual alrededor de los agujeros negros nacientes.
Las simulaciones mostraron que, en el caso de estrellas de rotación rápida, los campos magnéticos pueden expulsar parte de la materia a velocidades cercanas a la de la luz, reduciendo así la masa final del agujero negro. Este mecanismo explica por qué agujeros negros de masas intermedias, anteriormente considerados prohibidos, pueden formarse efectivamente sin necesidad de fusiones anteriores, que habrían perturbado su rotación.
Este descubrimiento establece un vínculo entre la masa de los agujeros negros y su tasa de rotación, en función de la intensidad de los campos magnéticos. Campos fuertes dan lugar a agujeros negros más ligeros y menos rápidos, mientras que campos débiles favorecen objetos más masivos y que giran más rápido. Esta correlación abre nuevas perspectivas para probar los modelos astrofísicos mediante observaciones de estallidos de rayos gamma asociados a estas formaciones.
Los trabajos, publicados en The Astrophysical Journal Letters, ofrecen una explicación elegante a un fenómeno antes inexplicable, poniendo de relieve la importancia de los factores magnéticos en la evolución estelar. Este avance podría ayudar a comprender mejor la formación de objetos compactos en el Universo.
Diagrama que ilustra la formación de agujeros negros "prohibidos" que conducen a una colisión "imposible".
Crédito: Lucy Reading-Ikkanda/Simons Foundation
Las ondas gravitacionales
Predichas por la teoría de la relatividad general de Einstein, las ondas gravitacionales son perturbaciones del espacio-tiempo provocadas por eventos cósmicos violentos, como las fusiones de agujeros negros o de estrellas de neutrones. Se propagan a la velocidad de la luz y pueden detectarse mediante interferómetros como LIGO y Virgo, que miden variaciones ínfimas de distancia. Estas observaciones han abierto una nueva ventana al Universo, permitiendo estudiar fenómenos de otro modo invisibles, como las colisiones de objetos compactos.
La detección de ondas gravitacionales ha revolucionado la astronomía al proporcionar pruebas directas de la existencia de agujeros negros y confirmar aspectos clave de la física fundamental. Estos datos ayudan a afinar nuestra comprensión de la dinámica de los sistemas binarios y los procesos extremos en el cosmos.
Las futuras misiones, como el detector espacial LISA, prometen extender esta capacidad a frecuencias más bajas, explorando eventos más antiguos o más masivos. Esta progresión continua enriquece nuestro conocimiento de la evolución del Universo y las leyes que lo rigen, vinculando las observaciones con teorías más robustas sobre la gravedad y la materia.