Por primera vez detectan la luz de un gran agujero negro

No se supone que los agujeros negros filtren luz cuando se chocan entre sí, o al menos eso es lo que pensaban los físicos.

El 21 de mayo de 2019, los astrónomos que utilizaron el interferómetro Virgo y el Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser de la National Science Foundation (LIGO) detectaron una señal de ondas gravitacionales consistente con una fusión de agujeros negros. Este evento, llamado S190521g, al principio parecía no producir luz visible.

Una revisión posterior de los datos recopilados en un observatorio separado, la Instalación Transitoria Zwicky (ZTF) de la Universidad de Caltech, ha arrojado evidencia de la luz proveniente de este mismo evento, que, de confirmarse, sería el primero en astronomía. La investigación, dirigida por el astrónomo Matthew Graham de Caltech, ahora aparece en Physical Review Letters.

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Las estrellas de neutrones en colisión, los restos súper densos de estrellas explotadas, producen todo tipo de espectros de emisión, incluidos infrarrojos, ultravioleta, luz visible, rayos X, rayos gamma y ondas de radio. La fusión de los agujeros negros, por otro lado, emite radiación detectable en forma de ondas gravitacionales, que son ondas en el espacio-tiempo mismo. Para fusionar los agujeros negros para producir luz, debe haber sucedido algo bastante extraordinario y, como sugiere la nueva investigación, algo así sucedió.

El evento S190521g ocurrió cerca del agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia. Este agujero negro está rodeado por un gigantesco disco lleno de todo tipo de cosas, desde gas, polvo y asteroides hasta estrellas, estrellas de neutrones y agujeros negros más pequeños.

“Estos objetos pululan como abejas enfadadas alrededor de la monstruosa abeja reina en el centro. Pueden encontrar brevemente parejas gravitacionales y emparejarse, pero generalmente pierden a sus parejas rápidamente en un baile loco”, explicó KE Saavik Ford, astrónomo de la Universidad de la Ciudad de Nueva York (CUNY) y coautor del nuevo artículo, en un comunicado. “Pero en el disco de un agujero negro supermasivo, el gas que fluye convierte el pozo del enjambre en un minueto clásico, organizando los agujeros negros para que puedan emparejarse”.

En el caso de S190521g, el agujero negro recién fusionado fue enviado a toda velocidad, en un evento astrofísico conocido como “kick”. Este provocó que el agujero negro se precipitara a través del disco a velocidades vertiginosas, provocando una reacción con el gas circundante que produjo una llamarada excepcionalmente brillante y de vida relativamente larga.

“Este agujero negro supermasivo estuvo burbujeando durante años antes de esta llamarada más abrupta”, dijo Graham. “La erupción ocurrió en la escala de tiempo correcta, y en la ubicación correcta, para coincidir con el evento de onda gravitacional. En nuestro estudio, concluimos que la erupción probablemente sea el resultado de una fusión de agujeros negros, pero no podemos descartar por completo otras posibilidades”.

Esas otras posibilidades incluyen una supernova o un tipo de evento de interrupción en el que una estrella se estrella contra un agujero negro.

Dicho esto, el momento, la duración, el tamaño y la ubicación del evento de llamarada no es una ocurrencia típica cerca del agujero negro supermasivo y dentro de su disco circundante, según la revisión de los datos recopilados en los últimos 15 años.

Además, y como predijo previamente el mismo equipo, esta especie de bengala solo debería aparecer en los días o semanas posteriores a la fusión del agujero negro. Y, de hecho, esto es precisamente lo que se observó con S190521g, ya que la erupción apareció unos días después de que los científicos detectaron el evento de onda gravitacional. Curiosamente, la erupción se desvaneció lentamente en el transcurso de un mes.

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Un próximo paso importante será que los investigadores documenten lo mismo que sucede en otras fusiones de agujeros negros. Eso no debería ser demasiado difícil, ya que se espera ver más de estos eventos en el futuro debido a equipos de detección cada vez más sofisticados. Y, de hecho, uno de estos avistamientos futuros podría involucrar el mismo agujero negro, que se espera que regrese al disco y posiblemente se encuentre con otro agujero negro desprevenido, indica Gizmodo.

Los científicos documentaron recientemente una colisión que involucra un agujero negro y un objeto mucho más pequeño, ya sea una estrella de neutrones inusualmente fuerte o un agujero negro inusualmente pequeño.

No se detectó ninguna señal de luz en este evento, por lo que este tipo de colisiones no producen luz o estos dos objetos no se encontraban en un entorno propicio para producirla. Otra posibilidad es que esta colisión en realidad produjo un brote, pero los científicos simplemente no lo han visto en los datos. Sea como fuere, varios observatorios registraron las secuelas de esta colisión, por lo que es posible que se descubran más pistas.