Los científicos han detectado ondas en el espacio-tiempo a partir de la violenta colisión de dos agujeros negros masivos que giraron uno hacia el otro mucho más allá del borde distante de la Vía Láctea.
Los agujeros negros, cada uno con más de 100 veces la masa del Sol, comenzaron a girar uno alrededor del otro hace mucho tiempo y finalmente chocaron para formar un agujero negro aún más masivo, a unos 10 mil millones de años luz de la Tierra.
Este evento constituye la fusión de agujeros negros más masiva jamás registrada por detectores de ondas gravitacionales y ha obligado a los físicos a replantear sus modelos de formación de estos enormes objetos. La señal se registró al alcanzar detectores terrestres lo suficientemente sensibles como para detectar temblores en el espacio-tiempo miles de veces más pequeños que el ancho de un protón.
“Estos son los eventos más violentos que podemos observar en el universo, pero cuando las señales llegan a la Tierra, son los fenómenos más débiles que podemos medir”, afirmó el profesor Mark Hannam, director del Instituto de Exploración de la Gravedad de la Universidad de Cardiff. “Cuando estas ondas llegan a la Tierra, son diminutas”.
La evidencia de la colisión del agujero negro llegó justo antes de las 2 p. m., hora del Reino Unido, el 23 de noviembre de 2023, cuando dos detectores con sede en Estados Unidos en Washington y Luisiana, operados por el Observatorio de ondas gravitacionales por interferometría láser (Ligo), se movieron al mismo tiempo.
El repentino espasmo en el espacio-tiempo provocó que los detectores se estiraran y se comprimieran durante una décima de segundo, un momento fugaz que capturó la llamada fase de resonar, cuando los agujeros negros fusionados formaron uno nuevo que “sonó” antes de asentarse.
El análisis de la señal reveló que los agujeros negros en colisión tenían 103 y 137 veces la masa del Sol y giraban unas 400.000 veces más rápido que la Tierra, cerca del límite teórico para los objetos.
“Estas son las masas más altas de agujeros negros que hemos medido con seguridad mediante ondas gravitacionales”, afirmó Hannam, miembro de la colaboración científica Ligo. “Y son extrañas, porque se encuentran justo en el rango de masas donde, debido a todo tipo de fenómenos extraños que ocurren, no esperamos que se formen agujeros negros”.
La mayoría de los agujeros negros se forman cuando las estrellas masivas agotan su combustible nuclear y colapsan al final de su ciclo vital. Estos objetos increíblemente densos deforman tanto el espacio-tiempo que crean un horizonte de sucesos, un límite dentro del cual ni siquiera la luz puede escapar.
Los físicos de Ligo sospechan que los agujeros negros que se fusionaron fueron producto de fusiones anteriores. Esto explicaría cómo llegaron a ser tan masivos y por qué giraban tan rápido, ya que la fusión de agujeros negros tiende a impartir giro al objeto que crean. «Hemos visto indicios de esto antes, pero este es el ejemplo más extremo donde probablemente sea eso lo que está sucediendo», dijo Hannam.
Los científicos han detectado cerca de 300 fusiones de agujeros negros a partir de las ondas gravitacionales que generan. Hasta ahora, la fusión más masiva conocida produjo un agujero negro con unas 140 veces la masa del Sol. La fusión más reciente produjo un agujero negro hasta 265 veces más masivo que el Sol. Los detalles se presentarán el lunes en la reunión GR-Amaldi en Glasgow.
Antes de la construcción de los primeros detectores de ondas gravitacionales en la década de 1990, los científicos solo podían observar el universo mediante radiación electromagnética, como la luz visible, las ondas infrarrojas y de radio. Los observatorios de ondas gravitacionales ofrecen una nueva perspectiva del cosmos, permitiendo a los investigadores observar eventos que de otro modo les habrían estado ocultos.
“Normalmente, lo que ocurre en la ciencia es que, al observar el universo desde una perspectiva diferente, se descubren cosas inesperadas y la imagen completa se transforma”, dijo Hannam.
Los detectores que hemos planeado para los próximos 10 a 15 años podrán detectar todas las fusiones de agujeros negros en el universo, y quizás algunas sorpresas inesperadas.