Detectan ondas gravitacionales que sugieren agujeros negros de 'segunda generación'

En un artículo publicado en The Astrophysical Journal Letters, la colaboración internacional LIGO-Virgo-KAGRA reportó la detección de dos eventos de ondas gravitacionales en octubre y noviembre de 2024, caracterizados por giros inusuales de agujeros negros. Esta observación representa un avance significativo en la comprensión de estos fenómenos elusivos del universo.

Las ondas gravitacionales son "ondulaciones" en el espacio-tiempo que resultan de eventos catastróficos en el espacio profundo, siendo las más intensas producidas por la colisión de agujeros negros. A través de técnicas algorítmicas avanzadas y modelos matemáticos, los investigadores lograron reconstruir diversas características físicas de los agujeros negros detectados a partir del análisis de las señales gravitacionales, como sus masas, la distancia del evento a la Tierra, e incluso la velocidad y dirección de su rotación, conocida como giro.

El primer evento de fusión, detectado el 11 de octubre de 2024 (GW241011), ocurrió a aproximadamente 700 millones de años luz y resultó de la colisión de dos agujeros negros con masas de alrededor de 17 y siete veces la masa del sol. El agujero negro más grande en GW241011 fue medido como uno de los más rápidos en rotación observados hasta la fecha.

Casi un mes después, el 10 de noviembre de 2024, se detectó GW241110, proveniente de aproximadamente 2.4 mil millones de años luz de distancia y relacionado con la fusión de agujeros negros de aproximadamente 16 y ocho veces la masa del sol. Mientras que la mayoría de los agujeros negros observados giran en la misma dirección que su órbita, el agujero negro principal de GW241110 giró en una dirección opuesta a su órbita, un fenómeno sin precedentes.

"Cada nueva detección proporciona información valiosa sobre el universo, recordándonos que cada fusión observada es tanto un descubrimiento astrofísico como un laboratorio invaluable para investigar las leyes fundamentales de la física", afirmó Carl-Johan Haster, coautor del artículo y profesor asistente de astrofísica en la Universidad de Nevada, Las Vegas (UNLV).

Ambas detecciones apuntan a la posibilidad de agujeros negros de "segunda generación". Stephen Fairhurst, profesor en la Universidad de Cardiff y portavoz de la Colaboración Científica LIGO, comentó: "GW241011 y GW241110 son eventos entre los más novedosos de los varios cientos que la red LIGO-Virgo-KAGRA ha observado. Con ambos eventos teniendo un agujero negro significativamente más masivo que el otro y girando rápidamente, proporcionan evidencia tentadora de que estos agujeros negros se formaron a partir de fusiones de agujeros negros anteriores".

Los científicos señalaron ciertas pistas, incluyendo la diferencia de tamaño entre los agujeros negros en cada fusión, donde el más grande era casi el doble del tamaño del más pequeño, y las orientaciones de giro del más grande de los agujeros negros en cada evento. Una explicación natural para estas peculiaridades es que los agujeros negros son el resultado de coalescencias anteriores.

Este proceso, denominado fusión jerárquica, sugiere que estos sistemas se formaron en entornos densos, como cúmulos estelares, donde los agujeros negros tienen más probabilidades de encontrarse y fusionarse repetidamente.

Las detecciones resaltan las extraordinarias capacidades de los observatorios de ondas gravitacionales a nivel global. Gianluca Gemme, portavoz de la Colaboración Virgo, afirmó: "Las configuraciones de giro inusuales observadas en GW241011 y GW241110 no solo desafían nuestra comprensión de la formación de agujeros negros, sino que también ofrecen evidencia convincente de fusiones jerárquicas en entornos cósmicos densos: nos enseñan que algunos agujeros negros existen no solo como parejas aisladas, sino probablemente como miembros de una multitud densa y dinámica".

Estos descubrimientos subrayan la importancia de la colaboración internacional en la revelación de los fenómenos más elusivos del universo.