Detectada una onda gravitacional gigante que abre más interrogantes sobre los agujeros negros

Científicos de los observatorios LIGO y Virgo han detectado la mayor onda gravitacional registrada hasta ahora, que además ha abierto nuevos interrogantes sobre la evolución de las estrellas, al estimarse que es producto de la fusión de dos agujeros negros de un tamaño que no encaja con las teorías sobre el colapso de las estrellas al final de su vida.

NAIZ|2020/09/02
Agujeronegro
Imagen del instituto Max Planck que simula un sistema binario de agujeros negros. (A.BUONANO/AFP)

El pasado 21 de mayo de 2019 los científicos que operan los detectores LIGO, que está compuesto de dos observatorios localizados en Estados Unidos, y los de el de Virgo en Italia, detectaron cuatro movimientos cortos en sus aparatos, de menos de una décima de segundo.

Esa pequeña señal mostraba, sin embargo, un gigantesco evento sucedido hace 7.000 millones de años a 17.000 millones de años luz de distancia.

Se trata de la mayor fuente de ondas gravitacionales registrada hasta ahora y fue resultado de la fusión de dos agujeros negros. Los científicos lo han identificado como GW190521.

Como sucede con los  descubrimientos científicos, el hallazgo ha generado más preguntas que respuestas.

La explicación sencilla, fusión de dos agujeros negros

Una onda gravitacional es una modificación en la curvatura del espacio que viajan a la velocidad de la luz. Albert Einstein postuló su existencia ya en 1915, como parte de la teoría de la relatividad general, pero el fenómeno solo se detectó experimentalmente en 2015 precisamente a través de LIGO (siglas en inglés de Observatorio de ondas Gravitacionales por Interferometría Láser).

Alan Weinstein, miembro de este observatorio y profesor de física en el Instituto Tecnológico de California (Caltech), ha presentado el hallazgo este miércoles señalando que los científicos, de momento han optado por darle la explicación más sencilla, que es la de atribuir el surgimiento de las ondas gravitacionales a la fusión de dos agujeros negros binarios.
 
Sin embargo, los científicos no ocultan que la dimensión del hallazgo es algo sin precedentes y que la señal que se detectó fue mucho más fuerte que en las otras ocasiones en que se pudieron rastrear ondas gravitacionales.

Creen estar ante la fusión entre dos agujeros negros con masas de 85 y 66 veces la masa del sol, que creó un agujero negro aún más grande, de unas 142 masas solares, y liberó una enorme cantidad de energía, equivalente a alrededor de 8 masas solares, esparcida por el universo en forma de ondas gravitacionales.

Un tamaño «intermedio» desconocido

Pero esta hipótesis de la fusión binaria abre nuevos interrogantes, sobre todo por las masas de los dos agujeros negros originales, que ponen en cuestión las teorías sobre la evolución estelar.

Todos los agujeros negros observados hasta la fecha encajan en una de dos categorías: por una parte se han detectado agujeros negros que miden desde unas pocas masas solares hasta decenas de masas solares y se cree que se forman cuando colapsan las estrellas.

Por otro lado, se han encontrado agujeros negros supermasivos, como el del centro de la Vía Láctea, que miden desde cientos de miles hasta miles de millones de veces el de nuestro sol.

Sin embargo, el último agujero negro de 142 masas solares producido por la fusión GW190521 se encuentra dentro de un rango de masa intermedio entre los agujeros negros de masa estelar y supermasivos, el primero de su tipo jamás detectado.

Los dos agujeros negros que produjeron el agujero negro final también parecen ser únicos en su tamaño. Los científicos sospechan que uno o ambos pueden no haberse formado a partir de una estrella que colapsa, como ocurre con la mayoría de los agujeros negros de masa estelar.

Según la teoría, las estrellas de entre 65 y 135 masas solares no colapsan al morir formando un agujero negro, por lo que los agujeros negros que produjeron la onda gravitacional debían haberse formado de otra forma.

«El hecho de que estemos viendo agujeros negros de estas dimensiones hará que muchos astrofísicos se rasquen la cabeza y traten de averiguar cómo se produjeron», ha señalado Nelson Christensen, miembro del observatorio Virgo e investigador del Centro Nacional Francés de Investigación Científica (CNRS).