Traducido por el equipo de Sott.net
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© N. Fischer, H. Pfeiffer, A. Buonanno/Max Planck Institute & SXS Collaboration
Simulación de la fusión de un agujero negro.
La más reciente observación en el recorrido de ondas gravitacionales ha conseguido el mayor botín hasta la fecha.

En menos de cinco meses, de noviembre de 2019 a marzo de 2020, los interferómetros LIGO-Virgo registraron la cantidad enorme de 35 eventos de ondas gravitacionales. En promedio, eso es casi 1,7 eventos de ondas gravitacionales cada semana duración del recorrido.

Esto representa un aumento significativo con respecto a la media semanal de 1,5 eventos detectado en la ejecución anterior, y un resultado que ha aumentado el número de eventos totales a 90 desde la primera detección de ondas gravitacionales que hizo historia en septiembre de 2015.

"Estos descubrimientos suponen multiplicar por diez el número de ondas gravitacionales detectadas por LIGO y Virgo desde que empezaron a observar", afirma la astrofísica Susan Scott, de la Universidad Nacional de Australia.

"Hemos detectado 35 eventos. ¡Eso es enorme! En cambio, hicimos tres detecciones en nuestra primera serie de observaciones, que duró cuatro meses en 2015-16. Esta es realmente una nueva era para las detecciones de ondas gravitacionales y la creciente población de descubrimientos está revelando mucha información sobre la vida y la muerte de las estrellas en todo el Universo."

De las 35 nuevas detecciones, 32 son probablemente el resultado de fusiones entre pares de agujeros negros. Esto ocurre cuando pares de agujeros negros en una órbita cercana son atraídos por la gravedad mutua, colisionando finalmente para formar un único agujero negro más masivo.

Esa colisión envía ondas a través del espacio-tiempo, como las que se generan cuando se lanza una piedra en un estanque; los astrónomos pueden analizar esas ondas para determinar las propiedades de los agujeros negros.

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© (LIGO-Virgo/Aaron Geller/Northwestern University)
Una infografía que muestra las masas de todas las fusiones de agujeros negros anunciadas hasta la fecha.
Los datos revelaron una serie de masas de agujeros negros, siendo el más masivo de unas 87 veces la masa del Sol. Ese agujero negro se fusionó con un compañero de 61 veces la masa del Sol, dando lugar a un único agujero negro de 141 veces la masa del Sol. Este evento se denomina GW200220_061928.

Otra fusión produjo un agujero negro de 104 veces la masa del Sol; ambos se consideran agujeros negros de masa intermedia, un rango de masa entre 100 y alrededor de un millón de masas solares, en el que se han detectado muy pocos agujeros negros.

GW200220_061928 también es interesante, porque al menos uno de los agujeros negros implicados en la fusión cae en lo que llamamos la brecha de masa superior. Según nuestros modelos, los agujeros negros de más de 65 masas solares no pueden formarse a partir de una sola estrella, como ocurre con los agujeros negros de masa estelar.

Esto se debe a que las estrellas precursoras son tan masivas que sus supernovas -conocidas como supernovas de inestabilidad de pares- deberían borrar por completo el núcleo estelar, sin dejar nada para colapsar gravitacionalmente en un agujero negro.

Esto sugiere que el agujero negro de 87 masas solares podría ser el producto de una fusión anterior. GW200220_061928 no es el primero que involucra a un agujero negro en la brecha de masa superior, pero su detección sugiere que las fusiones de agujeros negros jerárquicos no son infrecuentes.

Y otro suceso incluye un objeto en la brecha de masa más baja, una brecha de agujeros negros entre 2,5 y 5 veces la masa del Sol. No se ha encontrado de forma concluyente una estrella de neutrones mayor que la primera, ni un agujero negro menor que el segundo; el evento denominado GW200210_092254 incluía un objeto de 2,8 masas solares. Los astrónomos han llegado a la conclusión de que probablemente se trate de un agujero negro muy pequeño.

"Observar las masas y los giros de los agujeros negros en estos sistemas binarios indica cómo se juntaron estos sistemas en primer lugar", dijo Scott.

"También plantea algunas preguntas realmente fascinantes. Por ejemplo, ¿el sistema se formó originalmente con dos estrellas que atravesaron juntas sus ciclos vitales y acabaron convirtiéndose en agujeros negros? ¿O los dos agujeros negros fueron empujados juntos en un entorno dinámico muy denso, como en el centro de una galaxia?"


Los otros tres eventos de los 35 involucraron un agujero negro y algo mucho menos masivo, probablemente una estrella de neutrones. Estos sucesos son de gran interés para los astrónomos, ya que podrían revelar lo que hay dentro de una estrella de neutrones, si es que alguna vez detectamos una que emita luz. Si encontramos más fusiones de este tipo, podremos empezar a comprender mejor cómo se producen.

"Sólo ahora estamos empezando a apreciar la maravillosa diversidad de los agujeros negros y las estrellas de neutrones", dijo el astrónomo Christopher Berry, de la Universidad de Glasgow (Reino Unido).

"Nuestros últimos resultados demuestran que hay muchos tamaños y combinaciones: hemos resuelto algunos misterios de larga data, pero también hemos descubierto algunos rompecabezas nuevos. Con estas observaciones, estamos más cerca de desvelar los misterios de cómo evolucionan las estrellas, los bloques de construcción de nuestro Universo."

El artículo del equipo se ha presentado para su publicación y puede encontrarse en el servidor de preimpresiones arXiv.