Científicos han detectado la fusión de agujeros negros más masiva jamás registrada, ubicada a más de 10 mil millones de años luz de la Tierra. El 23 de noviembre de 2023, las ondas gravitacionales del evento, conocido como GW231123, llegaron a la Tierra, con detectores capturando señales de la colosal colisión, según Space.com.
La fusión, observada por la colaboración LIGO/Virgo/KAGRA, involucró dos agujeros negros con masas de aproximadamente 103 y 137 veces la del Sol, lo que los convierte en los agujeros negros más pesados registrados de manera confiable. Los agujeros negros finalmente colisionaron para formar un solo agujero negro más grande, estimado en aproximadamente 265 veces la masa del Sol, convirtiéndolo en el agujero negro más masivo producido en una fusión detectada en ondas gravitacionales.
"Estos son los agujeros negros más grandes que hemos medido con confianza utilizando ondas gravitacionales," dijo el profesor Mark Hannam, destacando el rango inusual de masa de estos agujeros negros, según Space.com. Añadió: "Esta es la pareja de agujeros negros más grande que hemos observado con ondas gravitacionales, y representa un serio desafío a nuestra comprensión de la formación de agujeros negros."
La señal de onda gravitacional, GW231123, duró solo 0.1 segundos, lo que dificultó a los científicos interpretar los datos, especialmente debido a las altas velocidades de rotación de los agujeros negros involucrados. Los dos agujeros negros estaban girando a velocidades extremas, con el agujero negro más grande girando al 90 por ciento de su velocidad máxima posible y el otro al 80 por ciento, según informó The Indian Express.
Los investigadores creen que los agujeros negros fusionados en el evento GW231123 son productos de fusiones anteriores, lo que explica su gran masa y rápida rotación. Este escenario sugiere un proceso de formación jerárquico, donde agujeros negros más pequeños se fusionan para formar otros más grandes, que luego siguen combinándose en entornos estelares densamente poblados.
"Estos agujeros negros caen en una brecha de masa que desafía la sabiduría convencional sobre cómo se forman los agujeros negros", señaló el equipo de investigación. Según los modelos actuales de evolución estelar, los agujeros negros de este tamaño no deberían formarse directamente a partir de estrellas en colapso debido a un fenómeno conocido como supernova de inestabilidad par.
Hannam explicó que tales agujeros negros tan grandes no pueden explicarse mediante modelos estándar. "Pero para estrellas realmente masivas, nuestras teorías dicen que el colapso es inestable, y la mayor parte de la masa es expulsada en explosiones de supernova, y un agujero negro no puede formarse", dijo, según Live Science. "No esperamos que se formen agujeros negros entre unas 60 y 130 veces la masa del Sol."
La alta masa y rápida rotación de los agujeros negros han empujado los límites de la tecnología de detección de ondas gravitacionales, haciendo que la señal sea mucho más difícil de interpretar. "Eso hace que la señal sea difícil de modelar e interpretar. Es un excelente caso de estudio para impulsar el desarrollo de nuestras herramientas teóricas", dijo Charlie Hoy, miembro de la Colaboración Científica LIGO en la Universidad de Portsmouth, según Futurism.
La detección demuestra las capacidades de la red LIGO/Virgo/KAGRA para capturar tales eventos cósmicos extremos. Desde su primera corrida de observación en 2015, la colaboración ha detectado más de 300 fusiones de agujeros negros, incluyendo más de 200 en el cuarto ciclo de observación solo. Cada descubrimiento proporciona valiosas ideas sobre la naturaleza de los agujeros negros y el funcionamiento del universo.
El evento GW231123 también subraya la importancia de los avances continuos en la astronomía de ondas gravitacionales. "Los detectores que estamos planeando para los próximos 10 a 15 años podrán ver todas las fusiones de agujeros negros en el universo, y quizás algunas sorpresas que no esperábamos", comentó Hannam.
Los científicos están particularmente interesados en las velocidades de rotación de los agujeros negros en GW231123, ya que están cerca del máximo permitido por la Teoría General de la Relatividad de Einstein. Esto podría ayudar a determinar si los agujeros negros son más propensos a colisionar y fusionarse en ciertos entornos astrofísicos.
"Este evento empuja nuestros instrumentos y capacidades de análisis de datos hasta el límite de lo que es actualmente posible", dijo Sophie Bini, miembro de LVK e investigadora del Instituto de Tecnología de California, según Space.com. "Es un poderoso ejemplo de cuánto podemos aprender de la astronomía de ondas gravitacionales y cuánto más hay por descubrir".
La breve duración y complejidad de la señal presentan un desafío único para los científicos. "Tomará años para que la comunidad pueda desenredar completamente este patrón de señal intrincado y todas sus implicaciones", señaló Gregorio Carullo, miembro del equipo LVK de la Universidad de Birmingham.
La fusión sin precedentes no solo proporciona una gran cantidad de datos para que los científicos los analicen, sino que también provoca una reevaluación de las teorías existentes. El descubrimiento puede ayudar a refinar los modelos de formación y evolución de los agujeros negros, abriendo potencialmente nuevas direcciones en las teorías de la gravedad, la astrofísica y la cosmología.
Los investigadores continúan refinando su análisis y mejorando los modelos utilizados para interpretar tales eventos extremos. A medida que se realizan más observaciones de fusiones de alta velocidad de giro similares, los científicos esperan comprender mejor los procesos que conducen a la formación de agujeros negros masivos como los observados en GW231123.
"Esto es solo el principio", dijo Hannam. "Por lo general, lo que sucede en la ciencia es que cuando miras el universo de una manera diferente, descubres cosas que no esperabas, y toda tu imagen se transforma".
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