Una representación artística de agujeros negros del tamaño del Sol a merced de un agujero negro supermasivo. J. Samsing / Instituto Niels ...
A veces, no hay escapatoria. Los científicos han descubierto un agujero negro supermasivo que ha atrapado otros tres agujeros negros en el monstruoso disco que gira a su alrededor, donde el tiempo y el espacio comienzan a torcerse y doblarse.
Pero con tres agujeros negros en una proximidad tan relativa, el entorno local del espacio-tiempo se ha convertido en un lugar donde reina el caos, donde las ondas gravitacionales chocan entre sí, estirando y aplastando la estructura del universo mismo, según un estudio reciente publicado en la revista Nature . No hace falta decir que nada vivo sobreviviría mucho tiempo allí.
Un agujero negro supermasivo está doblando la fusión de agujeros negros más pequeños
La nueva investigación exploró un extraño evento de ondas gravitacionales presenciado en mayo de 2019 que continúa desconcertando a los científicos. Las ondas gravitacionales son ondas similares a ondas que se propagan a través del espacio-tiempo cuando el tejido de la realidad física se ve alterado por eventos extremadamente catastróficos, como fusiones de agujeros negros. Pero el evento en este estudio dejó atrás un agujero negro de tamaño mediano, y los científicos no pueden verlo claramente ni explicarlo.
Lo más misterioso es que su trayectoria circular se vio extrañamente interrumpida cuando los dos agujeros negros se acercaron.
"El evento de onda gravitacional GW190521 es el descubrimiento más sorprendente hasta la fecha", dijo Imre Bartos, coautor del estudio y físico de la Universidad de Florida, en un comunicado .
Cuando la señal desconcertante apareció por primera vez en los datos, los científicos pensaron que podría ser una fusión de agujeros negros en una región del espacio donde abundaban los agujeros negros. Los agujeros negros del tamaño de una estrella surgen cuando muere una estrella grande. Cada uno es aproximadamente una docena de veces la masa de nuestro Sol.
Las grandes masas en agujeros negros pueden explicarse por fusiones sucesivas que pueden ser eficientes en discos de gas que rodean núcleos galácticos activos, pero es difícil mantener una órbita excéntrica hasta la fusión, ya que la física básica abogaría por la circularización
Pero los agujeros negros supermasivos acechan en el centro de galaxias enteras (incluida la nuestra) y están compuestos de suficiente materia como para superar millones de veces a sus contrapartes de tamaño estelar. Es un monstruo gigante, pesado y que "tuerce" la realidad. Nunca te acerques.
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| Representación de un artista de un agujero negro supermasivo, rodeado por un disco de gas, con dos agujeros negros fusionados arrastrados. Fuente: Caltech / R. Hurt (IPAC) |
Un agujero negro supermasivo acecha cerca de una fusión cataclísmica
Y aunque la fusión de mayo de 2019 probablemente resultó en un agujero negro de tamaño intermedio, aproximadamente de 100 a 1000 veces la masa del Sol, algo acechaba cerca que dificultaba comprender con precisión cómo surgió. Los astrónomos plantearon la hipótesis de que uno de los agujeros negros involucrados en la colisión observada había estado en uno antes, en esencia, diciendo que este no era su primer rodeo.
Si este fuera el caso, el agujero negro recién formado tendría 142 veces la masa de nuestro Sol. Pero para que ocurrieran dos colisiones seguidas, los científicos que examinaron GW190521 sugirieron que el evento observado ocurrió en la proximidad de un núcleo galáctico activo, que contenía un agujero negro supermasivo especialmente dinámico. Esta es una región del espacio donde los agujeros negros pueden ser muy abundantes, donde las estrellas más viejas con suficiente masa para volverse críticas y formar sus propias singularidades son una ocurrencia común.
Pero el estudio más reciente analizó una nueva posibilidad: los dos agujeros negros no estaban girando alrededor de la gravedad del otro al chocar. En cambio, sus órbitas eran elípticas, parecidas a óvalos colosales, en lugar de círculos. Esto es algo que nadie había visto antes, ya que se pensó que poco podría interferir con la inmensa gravedad de dos agujeros negros que se acercan al impacto.
Los agujeros negros supermasivos interrumpen las fusiones de los más pequeños
Los físicos decidieron modelar colisiones de agujeros negros, y tan pronto como postularon otro agujero negro supermasivo en las cercanías, todo cambió. Cuando insertas un agujero negro supermasivo en este sistema, crea un disco masivo de materia que gira a su alrededor, como un sistema solar mucho más grande.
Y en lugar de planetas, el núcleo activo de una galaxia (agujero negro supermasivo) está rodeado por agujeros negros más pequeños, de tamaño estelar, que se encuentran dispersos por todo el disco, como un puñado de canicas oscuras arrojadas a un embudo. La investigación reciente identificó este modelo como un sistema casi bidimensional, debido a la tremenda fuerza de la gravedad local.
Esto provocó que la probabilidad de una fusión excéntrica (u ovalada) entre dos agujeros negros más pequeños se disparara y fuese hasta 100 veces más probable. En estos entornos, la velocidad y la densidad típicas de los agujeros negros [son] tan altas que los agujeros negros más pequeños rebotan como en un juego gigante de billar y los binarios circulares anchos no pueden existir.
Esta población excéntrica tiene una distribución diferente de la inclinación entre los vectores de espín de los agujeros negros y su momento angular orbital en la fusión, denominada inclinación espín-órbita, en comparación con las fusiones circulares restantes.
Ahora que se ha revelado este nuevo infierno dinámico de agujeros negros, el siguiente paso consiste en encontrar más colisiones de agujeros negros en estos entornos.
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