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Los investigadores que estudian los efectos de la colisión masiva de un agujero negro podrían confirmar un fenómeno gravitacional predicho por Albert Einstein hace un siglo.
Acordado nueva investigación publicada hoy (se abre en una pestaña nueva) (12 de octubre) En la revista Nature, un fenómeno conocido como precesión, similar al movimiento oscilante que a veces se ve en un trompo, ocurrió cuando dos antiguos agujeros negros chocaron y se fusionaron en uno. A medida que los dos objetos masivos orbitaban más cerca, enviaron enormes ondas a través del tejido del espacio-tiempo, conocidas como ondas gravitacionales, que se dispararon a través del espacio, transportando energía y momento angular lejos de los agujeros negros fusionados.
Los científicos detectaron por primera vez estas ondas que emanan de los agujeros negros en 2020 usando Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser (LIGO) en los EE. UU. y el sensor de ondas gravitacionales Virgo en Italia. Ahora, después de años de estudiar los patrones de onda, los investigadores han confirmado que uno de los agujeros negros estaba girando alocadamente, en un grado nunca antes visto.
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El agujero negro giratorio giró y giró 10 mil millones de veces más rápido que cualquier otro agujero negro observado anteriormente, lo que distorsionó tanto el espacio y el tiempo que provocó que ambos agujeros negros oscilaran o se tambalearan en sus órbitas.
Los investigadores han observado pecesia en todo, desde trompos hasta sistemas estelares moribundos, pero nunca en objetos tan masivos como los sistemas de agujeros negros binarios, en los que dos polvos cósmicos orbitan alrededor de un centro común. Einstein, aunque teoría general de la relatividad Hace más de 100 años, se predijo que la precesión debería ocurrir en objetos masivos como los agujeros negros binarios. Ahora, como dicen los autores del estudio, este raro fenómeno se ha observado por primera vez en la naturaleza.
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«Siempre hemos pensado que los agujeros negros binarios podrían hacer esto», dijo Mark Hannam, director del Instituto de Investigación Gravitacional de la Universidad de Cardiff en el Reino Unido. declaración (se abre en una pestaña nueva). «Esperábamos encontrar un patrón desde que se descubrieron las primeras ondas gravitacionales. Tuvimos que esperar cinco años y más de 80 detecciones separadas, pero finalmente tenemos una».
Los agujeros negros en cuestión eran muchas veces más masivos que Sol, se estima que el mayor de los dos tiene alrededor de 40 masas solares. Los investigadores se enteraron por primera vez del par binario en 2020, cuando LIGO y Virgo detectaron un estallido de ondas gravitacionales liberadas por la supuesta colisión de dos agujeros negros. El equipo nombró a esta colisión GW200129 después de su fecha de descubrimiento (29 de enero de 2020).
Desde entonces, otros científicos han estudiado los datos de esa onda gravitacional inicial, revelando secretos aún más extraños sobre esta colisión épica. (Sin embargo, dado que los científicos solo tienen ondas gravitacionales y no observaciones directas, no pueden determinar la ubicación exacta de los agujeros negros).
Por ejemplo, en mayo de 2022, un equipo de investigadores calculó que se había producido la fusión de dos agujeros negros; masiva y sesgadacon ondas gravitacionales saliendo de la colisión en una dirección, mientras que el agujero negro recién fusionado puede haber sido «lanzado» fuera de su galaxia de origen a más de 3 millones de millas por hora en la dirección opuesta.
Este nuevo estudio en Nature muestra que los dos agujeros negros tenían una relación caótica antes de su fusión violenta. A medida que los dos objetos gigantes fueron atraídos hacia órbitas más cercanas, comenzaron a oscilar como picos irregulares, apareciendo varias veces por segundo. Según los autores del estudio, se estima que este efecto de inicio es 10 mil millones de veces más rápido que cualquier otro efecto jamás medido.
Estos hallazgos reivindican a Einstein, quien predijo que tales efectos son posibles en algunos objetos grandes en el espacio. Pero los resultados también plantean la cuestión de si las fusiones oscilantes como los agujeros negros son tan raras como se pensaba anteriormente.
«El agujero negro más grande en este binario, que era unas 40 veces más masivo que el sol, giraba lo más rápido físicamente posible», dijo Charlie Hoy, investigador de la Universidad de Cardiff en el estudio. y ahora en la Universidad de Portsmouth en el Reino Unido. “Nuestros modelos actuales de cómo se forman los binarios muestran que esto fue extremadamente raro, quizás uno entre mil. O podría ser una señal de que nuestros modelos deben cambiar».
Publicado originalmente en Live Science.
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