Detectan la mayor fusión de agujeros negros vista hasta ahora con ondas gravitacionales

Desde aquel éxito histórico, el equipo de LIGO se ha asociado con otros detectores, como Virgo en Italia y KAGRA en Japón, para formar la Colaboración LVK, una vasta red de más de 1.600 científicos de todo el mundo. En conjunto, estos detectores han observado ya más de 200 fusiones de agujeros negros en su cuarto período de ejecución, y alrededor de 300 en total desde el inicio de la primera ejecución en 2015. Hasta ahora, la fusión de agujeros negros más masiva , producida por un evento que tuvo lugar en 2021 llamado GW190521, tenía una masa total de 140 veces la del Sol.

Un récord, sin embargo, que acaba de ser hecho pedazos por el más reciente evento GW231123, un agujero negro de 225 masas solares creado por la fusión de dos agujeros negros de a 100 y 140 masas solares respectivamente. GW231123ha sido presentado hoy, 14 de julio, en la 24 Conferencia Internacional sobre la Relatividad General y la Gravitación (GR24) y la 16 Conferencia Edoardo Amaldi de Ondas gravitacionales, que se celebran conjuntamente en la ciudad escocesa de Glasgow.

Noticia Relacionada

30 veces más de lo normal: detectan el neutrino más energético observado hasta ahora

José Manuel Nieves

El descubrimiento, llevado a cabo por investigadores de la colaboración KM3NeT, supone toda una revolución en nuestra comprensión de los fenómenos más violentos y energéticos del Universo y abre una nueva era en la Astronomía de Neutrinos

Pero no solo la masa de estos dos nuevos agujeros negros es asombrosa; su velocidad de rotación es igualmente desconcertante. Ambos, de hacho, giran a velocidades vertiginosas, rozando el límite impuesto por la mismísima teoría de la relatividad general de Einstein. Podemos imaginar dos remolinos gigantes, cada uno con la masa de cien soles, girando furiosamente mientras se acercan en una espiral mortal y fundiéndose después en un remolino mucho mayor. La complejidad de sus movimientos hace que la señal de ondas gravitacionales resultantes sea extraordinariamente difícil de descifrar. Eventos tan violentos como este, en efecto, sacuden el tejido espacio temporal de forma similar a como una piedra perturba la superficie de un estanque, propagando ondas que llegan hasta la orilla.

La existencia misma de agujeros negros con estas características, especialmente su tamaño y su altísima velocidad de rotación, plantea un desafío monumental a los modelos actuales de evolución estelar. De hecho, se cree que los agujeros negros se forman a partir del colapso de estrellas muy masivas al final de sus vidas. Sin embargo, los modelos estándar de evolución estelar dictan un límite superior para la masa de un agujero negro formado de esta manera. Más allá de ese umbral, conocido como la 'inestabilidad de pares', las estrellas gigantes simplemente se autodestruyen sin dejar nada tras ellas.

Entonces, ¿cómo se formaron estos dos titanes de 100 y 140 masas solares? El profesor Mark Hannam de la Universidad de Cardiff, miembro destacado de la Colaboración LIGO, sugiere una posibilidad fascinante: «Los agujeros negros de esta masa están prohibidos por los modelos estándar de evolución estelar. Pero hay una posibilidad, que los dos agujeros negros de este sistema binario se formarán a través de fusiones anteriores de agujeros negros más pequeños».

Una hipótesis que abre las puertas a un escenario de 'agujeros negros devoradores de agujeros negros'. Es decir, podríamos estar presenciando el resultado final de una serie de fusiones en cadena. Según esta idea, un agujero negro 'semilla' inicial se fusionaría con otro, que a su vez se uniría a otro, y así sucesivamente, en una especie de 'árbol genealógico' de agujeros negros que crecen a través de sucesivas uniones. El concepto, si se confirma, nos daría una visión completamente nueva de cómo los agujeros negros pueden alcanzar tamaños tan colosales.

El evento GW231123, por lo tanto, no solo es un hito en la detección de ondas gravitacionales, sino también un banco de pruebas para las teorías. La interpretación precisa de una señal tan compleja, generada por agujeros negros que giran tan rápidamente, requiere modelos extremadamente atractivos. Como explica Charlie Hoy, de la Universidad de Portsmouth y miembro de LVK, «los agujeros negros parecen girar muy rápidamente, cerca del límite permitido por la teoría de la relatividad general de Einstein. 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».

Lo cual significa que, a medida que los detectores se vuelven más y más sensibles y se descubren eventos cada vez más extremos, los científicos se ven obligados a refinar y expandir sus conocimientos sobre la física fundamental de los agujeros negros y la gravedad. Un ciclo que se repite una y otra vez y que promete llevarnos cada vez más lejos.