Colisión cósmica confirma el comportamiento de los agujeros negros

Diez años después de la primera detección de ondas gravitacionales provenientes de la fusión de dos agujeros negros, la colaboración LIGO-Virgo-KAGRA, que incluye al astrónomo de la Universidad de Columbia, Maximiliano Isi, capturó un evento similar con una claridad notablemente superior. Gracias a los avances en la sensibilidad de los detectores, el equipo logró observar esta última colisión casi cuatro veces más claramente que el descubrimiento original. Con esta visión mejorada, los investigadores pudieron verificar dos predicciones clave: que los agujeros negros producidos por fusiones nunca disminuyen en tamaño total, como propuso Stephen Hawking, y que los agujeros negros perturbados vibran de una manera que se asemeja al sonido de una campana, un comportamiento esperado según la teoría de la relatividad general de Albert Einstein.

"Esta señal de fusión de agujeros negros, conocida como GW250114, pone a prueba algunas de nuestras conjeturas más importantes sobre los agujeros negros y las ondas gravitacionales", afirmó Isi.

Revisando la Predicción de Hawking

En 1971, Stephen Hawking propuso que el horizonte de eventos de un agujero negro, su límite exterior donde ni la luz ni la materia pueden escapar, no puede encogerse. En 2021, Isi y sus colegas utilizaron datos de LIGO para examinar las ondas gravitacionales emitidas durante una fusión de agujeros negros y produjeron una de las primeras confirmaciones observacionales de la idea de Hawking. En ese momento, The New York Times señaló que si esta confirmación hubiera llegado mientras Hawking estaba vivo, podría haber contribuido a que recibiera un Premio Nobel.

Mayor Precisión Refuerza la Teoría

La señal recién analizada fortalece los hallazgos anteriores con una precisión mucho mayor. Muestra que el área de la superficie del agujero negro final fusionado siempre es al menos tan grande como las áreas combinadas de los dos agujeros negros originales. Este nivel de precisión fue posible gracias a que el estudio se basó en datos de ambos detectores de LIGO, ubicados en el estado de Washington y Louisiana.

Los investigadores también lograron separar y examinar las ondas gravitacionales producidas después de la fusión. Al estudiar el tono y la duración de estas ondas post-colisión, descubrieron nuevos conocimientos sobre el tamaño y las características internas del agujero negro recién formado. (El proceso funciona de manera similar a cómo el análisis del tono de un sonido emitido por un instrumento hueco puede revelar información sobre el tamaño y la forma tanto del instrumento como del objeto que lo golpeó).

La Evidencia Más Fuerte Hasta Ahora para un Agujero Negro de Kerr

Sus hallazgos mostraron que el agujero negro final coincide con las expectativas de un "agujero negro de Kerr". En la década de 1960, el matemático Roy Kerr resolvió las ecuaciones de Einstein para describir la estructura precisa de un agujero negro en rotación. Los físicos generalmente esperan que todos los agujeros negros se comporten de acuerdo con esta solución, pero obtener pruebas directas ha sido extremadamente difícil. Al analizar las vibraciones del agujero negro fusionado en esta señal especialmente clara, Isi y el equipo de LIGO produjeron la evidencia más convincente hasta la fecha de que los agujeros negros reales siguen el modelo de Kerr.

"En la próxima década, los detectores de ondas gravitacionales como LIGO seguirán mejorando, brindándonos una visión más nítida de los agujeros negros y sus misterios", concluyó Isi. "No puedo esperar a ver qué descubrimos".

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