Dos agujeros negros se encontraron por casualidad y crearon algo nunca antes visto. Alerta científica:

Las ondas espacio-temporales producidas por la colisión. agujeros negros nos han enseñado mucho sobre estos enigmáticos temas.

Estas ondas gravitacionales codifica información sobre agujeros negros; sus masas, la forma de la espiral inferior entre sí, las rotaciones y orientaciones.

A partir de esto, los científicos encontraron que la mayoría de las colisiones hemos visto han estado entre agujeros negros en sistemas binarios. Los dos agujeros negros comenzaron como binarios de estrellas masivas que se convirtieron en agujeros negros juntos, luego giraron en espiral y se fusionaron.

De los casi 90 compuestos identificados hasta ahoraSin embargo, uno se destaca como muy singular. Descubierto en mayo de 2019, GW19052 emitió ondas de espacio-tiempo como ningún otro.

«Su morfología y estructura similar a una explosión son muy diferentes de las observaciones anteriores». dice la astrofísica Rosella Gamba de la Universidad de Jena, Alemania.

Él añade«GW190521 se analizó originalmente como una fusión de dos agujeros negros supermasivos que giran rápidamente y se acercan entre sí a lo largo de órbitas casi circulares, pero sus características especiales nos llevaron a proponer otras posibles interpretaciones».

En particular, duración corta y aguda que onda gravitacional la señal era difícil de explicar.

Las ondas gravitacionales se generan fusión real como dos agujeros negros, como las ondas de una roca que se derrama en un estanque. Pero también son producidos por excitación binaria, y la intensa interacción gravitacional envía ondas más débiles a medida que los dos agujeros negros se acercan inevitablemente.

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«La forma y la brevedad de la señal asociada con el evento, menos de una décima de segundo, nos llevan a suponer una fusión instantánea de dos agujeros negros que ocurrió en ausencia de una fase espiral». explica el astrónomo Alessandro Nagar Instituto Nacional Italiano de Física Nuclear.

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Hay más de una forma de terminar con un par de agujeros negros que interactúan gravitacionalmente.

La primera es que han estado juntos durante mucho tiempo, quizás incluso desde la formación de estrellas bebés a partir del mismo trozo de nube molecular en el espacio.

Otro es cuando dos objetos que se mueven por el espacio pasan lo suficientemente cerca como para enredarse gravitacionalmente, lo que se conoce como encuentro dinámico.

Esto es lo que Gamba y sus colegas pensaron que podría estar ocurriendo con GW190521, por lo que diseñaron simulaciones para probar su hipótesis. Rompieron un par de agujeros negros, variando parámetros como la trayectoria, el giro y la masa en un intento de reproducir la rareza. onda gravitacional Se detectó una señal en 2019.

Sus resultados muestran que los dos agujeros negros no comenzaron como un binario, sino que quedaron atrapados en la red gravitacional del otro, pasándose dos veces en un anillo excéntrico salvaje antes de colisionar para formar un anillo más grande. Agujero negro. Y ninguno de los agujeros negros en este escenario estaba girando.

«Al desarrollar modelos precisos utilizando una combinación de métodos analíticos de última generación y simulaciones numéricas, descubrimos que, en este caso, las fusiones altamente excéntricas explican la observación mejor que cualquier otra hipótesis propuesta anteriormente». dice el astrónomo Matteo Breschi de la Universidad de Jena.

«La probabilidad de error es 1:4300.

Este escenario, dice el equipo, es más probable en una región del espacio densamente poblada, como un cúmulo de estrellas, donde tales interacciones gravitacionales son más probables.

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Esto sigue a descubrimientos previos sobre GW190521. Era uno de los agujeros negros fusionados. medido unas 85 veces La masa del sol.

Según nuestros modelos actuales, los agujeros negros de más de 65 masas solares no pueden formarse a partir de una sola estrella; la única forma en que sabemos un Agujero negro esa masa puede formarse por la fusión de dos objetos de menor masa.

El trabajo de Gamba y sus colegas encontró que las masas de los dos agujeros negros en el momento de la colisión eran de unas 81 y 52 masas solares; eso es un poco más bajo que las estimaciones anteriores, pero uno de los agujeros negros todavía está fuera del camino de la formación de colapso del núcleo de una sola estrella.

Todavía no está claro si nuestros modelos necesitan ser refinados, sino fusiones jerárquicas, en las que las estructuras más grandes se forman por la fusión continua de objetos más pequeños; más probable en un entorno agrupado con una gran población de objetos densos.

Se cree que los encuentros dinámicos entre agujeros negros son bastante raros, y onda gravitacional Los datos recopilados hasta ahora por LIGO y Virgo parecen respaldar esto. Sin embargo, raro no significa imposible, y el nuevo trabajo sugiere que GW190521 puede ser el primero que descubrimos.

Y lo primero significa que podría haber más en los próximos años. Eso onda gravitacional los observatorios se están actualizando y manteniendo actualmente, pero volverán a estar en línea marzo 2023 para una nueva serie de observación. Esta vez, los dos detectores de LIGO en los EE. UU. y el detector de Virgo en Italia se unirán a KAGRA en Japón para obtener más poder de observación.

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Más descubrimientos como GW190521 serían asombrosos.

El estudio ha sido publicado Astronomía de la naturaleza.

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