Un grupo de investigadores ha anunciado la detección de la onda gravitacional más masiva detectada hasta ahora. Es muy interesante, porque plantea más preguntas de las que responde. Nos lleva a hablar de agujeros negros con una cantidad de masa que es difícil de explicar… 
Así que, para ponernos en contexto, primero hay que recordar qué son las ondas gravitacionales. Hablé de ellas en este hilo, pero, en esencia, son perturbaciones provocadas en el propio tejido del espacio-tiempo, que recorren el universo:
No es, ni mucho menos, la primera vez que se detectan ondas gravitacionales. De hecho, seguramente no es una locura decir que a estas alturas ya se han convertido en algo rutinario, salvo por algún hallazgo excepcional. Este es uno de esos casos por lo que plantea…
Según han explicado los investigadores, esta onda gravitacional es el resultado de la fusión de dos agujeros negros, los más masivos que se han detectado por ahora en un fenómeno de este tipo. Sin tener en cuenta el agujero negro resultante de la fusión, ya es todo un dilema…
El agujero negro más masivo de la colisión tendría 85 masas solares. Es decir, 85 veces la masa del Sol. El otro tendría 66 masas solares. El agujero negro resultante de la fusión tendría 142 masas solares. Vamos a poner en contexto las cifras…
En el momento de la fusión se liberó una cantidad de energía equivalente a 8 masas solares, que ha viajado por el universo en forma de ondas gravitacionales (de ahí que la cifra final del agujero negro no sea la suma de ambos), y que se detectó en la Tierra el 21 de mayo de 2019.
Casi todas las ondas gravitacionales detectadas han sido el resultado de una colisión entre dos objetos. Tanto dos agujeros negros, como dos estrellas de neutrones. Hasta aquí, todo normal. Pero las cifras del agujero negro más masivo y el agujero negro final son desconcertantes.
El origen de los dos agujeros negros progenitores no está claro. Tradicionalmente, los agujeros negros se clasifican en dos grandes grupos. Por un lado, los agujeros negros de masa estelar, que son el producto de la muerte de algunas de las estrellas más masivas del universo.
Esos agujeros negros suelen tener hasta decenas de veces la masa del Sol. Por otro lado, los agujeros negros supermasivos. Estos se encuentran en el centro de las galaxias grandes, como la Vía Láctea o Andrómeda, y tienen de cientos de miles a miles de millones de masas solares.
El agujero negro resultante, con 142 masas solares, por tanto, está entre ambos grupos. Eso ha llevado a los investigadores a apuntar que parece la primera detección de un agujero negro de masa intermedia. Un tipo de agujero negro que se viene buscando desde hace mucho tiempo…
Los dos agujeros negros progenitores también son muy masivos. Por lo que su origen, creen, no podría estar en la muerte de estrellas masivas. Se encontrarían en una franja en la que las estrellas no deberían poder dar lugar a la formación de agujeros negros como estos.
¿Por qué, exactamente? En circunstancias normales, los fotones y el gas, en el núcleo de una estrella, ejercen una presión hacia el exterior. A su vez, la gravedad ejerce una presión hacia el interior. Es decir, tenemos un astro estable (como el Sol):
Tras fusionar el hidrógeno en su helio, las estrellas van fusionando en su núcleo otros elementos. En el caso de las más masivas, se llega a fusionar hierro. Es el último episodio en sus vidas, porque son incapaces de resistir a su propia gravedad:
Cuando la presión hacia el exterior es insuficiente, la estrella colapsa bajo su peso. Se produce una supernova y queda tras de sí un agujero negro. Este método solo sirve para estrellas de hasta 130 masas solares y puede producir agujeros negros de hasta 65 masas solares.
En el caso de estrellas más masivas, se produce un fenómeno diferente: la inestabilidad de pares. Cuando los fotones del núcleo se vuelven muy energéticos, pueden convertirse en una pareja de electrón y antielectrón. Estos pares generan menos presión que los fotones…
Por lo que la estrella se vuelve inestable frente al colapso gravitacional. La explosión es tan potente que no queda nada tras de sí. En estrellas más masivas, por encima de 200 masas solares, colapsan directamente a agujeros negros con, al menos, 120 masas solares.
Es decir, en teoría no debería haber ningún agujero negro con entre 65 y 120 masas solares. Es lo que se conoce como instability mass gap en inglés, que se traduce, aproximadamente, como franja de masa de inestabilidad de pares. De ahí la sorpresa de los investigadores.
Porque, ya antes de la fusión, uno de los agujeros negros tenía 85 masas solares. Aunque no hay una explicación clara para su presencia, plantean diferentes posibilidades. Es posible que se trate de una fusión jerárquica. Un proceso escalonado de fusión de agujeros negros.
Dicho de otra manera, los agujeros negros, responsables de la colisión detectada, son el producto de colisiones anteriores de agujeros negros de menor masa. Con el paso del tiempo, ambos agujeros negros resultantes terminaron acercándose, hasta dar lugar a la fusión detectada.
Pero no es una explicación completamente satisfactoria. Porque, como cuentan, abre más preguntas de las que cierra. Por si no fuese suficiente, la detección de la onda gravitacional, GW190521 también permite que se puedan plantear escenarios que podríamos llamar exóticos.
Los investigadores explican que hay dos métodos diferentes para analizar los datos que recogen los detectores de LIGO y VIRGO. Por un lado, un patrón de señales más concreto que, de detectarse, podría indicar que se ha captado una fusión de un sistema binario (de dos objetos).
Por otro, búsquedas más generales, que intentan encontrar algo fuera de lo común. Al parecer, la detección se produjo con el segundo método. Eso lleva a poder considerar otras posibilidades, diferente a la fusión de dos agujeros negros, pero dejando claro que es poco probable.
A fin de cuentas, la explicación más sencilla es suponer que se trata de una fusión. Cabe la posibilidad, aunque remota, de que el origen de esta onda gravitacional sea, en realidad, algo completamente nuevo. ¿El qué exactamente? Plantean algunas opciones que podrían servir.
Como las ondas gravitacionales producidas por el colapso de una estrella en nuestra propia galaxia. O la señal producida por una cuerda cósmica, producida tras la expansión inicial del universo. Aunque no encajan igual de bien con lo visto:
Lo mejor de todo es que, en este caso, se mire por donde se mire, estamos ante algo que resulta de lo más interesante. Si lo observado es una colisión de agujeros negros, es una oportunidad para entender mejor su formación y los mecanismos que tienen lugar en estos fenómenos.
Es una detección que, sin duda, va a dar mucho que hablar en torno a los agujeros negros de masa intermedia. Podría ser la primera evidencia de que realmente existen, y podría permitir explicar, por ejemplo, cómo se pasa de agujeros negros de masa estelar a los supermasivos.
También cabe la posibilidad, aunque sea remota, de que realmente sea un fenómeno exótico. Los investigadores, sin embargo, insisten en este punto en que lo que mejor encaja es la colisión de agujeros negros. Al ser un fenómeno extremo, esas explicaciones podrían tener cabida.
Es decir, podríamos estar ante una señal de que hay fenómenos, desconocidos hasta ahora, que estamos comenzando a observar con la ayuda de tecnología cada vez más potente. Sin embargo, incluso si fuese así, habrá que esperar una buena temporada para que se confirmase.
Sea como fuere, la noticia ha revolucionado a todo el mundo porque es algo que desafía a la comprensión del universo. Pone a prueba las suposiciones realizadas. Es interesante porque supone una oportunidad para descubrir algo nuevo, y no hay muchas así:
En definitiva, estamos ante la detección de la onda gravitacional más masiva que se ha captado. Al menos, por ahora. No será la última vez que oigamos hablar de ella, porque plantea oportunidades para conocer mejor los agujeros negros e incluso el funcionamiento del cosmos.
Por último, no hay de qué preocuparse. Las ondas gravitacionales no suponen ningún peligro para nuestro planeta, ni nada similar. En este caso, se emitió cuando el universo tenía unos 7000 millones de años. Ha estado viajando mucho tiempo:
Para terminar, si os pica la curiosidad, los investigadores han presentado sus hallazgos en dos estudios, que enlazo a continuación. Por un lado, R. Abbot et al; "GW190521: A Binary Black Hole Merger with a Total Mass of 150 M⊙", disponible aquí:
journals.aps.org/prl/abstract/1…
journals.aps.org/prl/abstract/1…
El otro es R. Abbott, T. Abbott, S. Abraham et al.; "Properties and Astrophysical Implications of the 150 M ⊙ Binary Black Hole Merger GW190521", que puede consultarse en este enlace: iopscience.iop.org/article/10.384…
¡Fin del hilo!
¡Ya está el hilo disponible como Momento de Twitter!
twitter.com/i/moments/1301…
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