Redacción
Los agujeros negros son uno de los objetos más fascinantes del Universo. En su superficie, conocida como “horizonte de sucesos“, la gravedad es tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar de ellos. Normalmente, los agujeros negros son criaturas tranquilas y silenciosas que se tragan cualquier cosa que se acerque demasiado a ellos; sin embargo, cuando dos agujeros negros colisionan y se fusionan, producen uno de los eventos más catastróficos del Universo: en una fracción de segundo, nace un agujero negro altamente deformado y libera tremendas cantidades de energía mientras se asienta en su forma final. Este fenómeno da a los astrónomos una oportunidad única de observar los rápidos cambios de los agujeros negros y de explorar la gravedad en su forma más extrema.
Aunque los agujeros negros que colisionan no producen luz, los astrónomos pueden observar las ondas gravitacionalesdetectadas – ondas en el tejido del espacio y el tiempo – que rebotan en ellos. Los científicos especulan que, después de una colisión, el comportamiento del agujero negro remanente es clave para comprender la gravedad y debería estar codificado en las ondas gravitatorias emitidas.
En un artículo publicado en la revista Communications Physics (Nature), un equipo de científicos dirigido por el ex-alumno de OzGrav, el Prof. Juan Calderón Bustillo, en el Instituto Gallego de Física de Altas Energías (Santiago de Compostela, España), ha revelado cómo las ondas gravitacionales codifican la forma de los agujeros negros en fusión a medida que se asientan en su forma final.
El estudiante de postgrado y coautor Christopher Evans del Instituto Tecnológico de Georgia (EE.UU.) indica que: “Realizamos simulaciones de colisiones de agujeros negros usando supercomputadoras y luego comparamos la forma rápidamente cambiante del agujero negro remanente con las ondas gravitacionales que emite. Descubrimos que estas señales son mucho más ricas y complejas de lo que comúnmente se piensa, permitiéndonos aprender más acerca de la vasta y cambiante forma del agujero negro.
Las ondas gravitatorias de los agujeros negros que colisionan son señales muy simples conocidas como “chirridos”. A medida que los dos agujeros negros se acercan entre sí, emiten una señal de frecuencia y amplitud crecientes que indica la velocidad y el radio de la órbita. Según el Prof. Calderón Bustillo, “el tono y la amplitud de la señal aumentan a medida que los dos agujeros negros se acercan cada vez más rápido. Después de la colisión, el último agujero negro remanente emite una señal con un tono constante y una amplitud en declive, como el sonido de una campana al ser golpeada”. Este principio es consistente con todas las observaciones de ondas gravitacionales hasta ahora, al estudiar la colisión desde arriba.
Sin embargo, el estudio encontró que algo completamente diferente sucede si la colisión se observa desde el “ecuador” del agujero negro final. “Cuando observamos los agujeros negros desde su ecuador, encontramos que el agujero negro final emite una señal más compleja, con un tono que sube y baja unas cuantas veces antes de morir”, explica el Prof. Calderón Bustillo. En otras palabras, el agujero negro emite varios chirridos.
El equipo descubrió que esto está relacionado con la forma del agujero negro final, que actúa como una especie de faro de ondas gravitacionales: “Cuando los dos agujeros negros originales, ‘padres’, son de diferentes tamaños, el agujero negro final inicialmente se parece a una castaña, con una cúspide en un lado y una espalda más ancha y suave en el otro”, dice Bustillo. Resulta que el agujero negro emite ondas gravitatorias más intensas a través de sus regiones más curvas, que son las que rodean su cúspide. Esto se debe a que el agujero negro remanente también está girando y su cúspide y espalda apuntan repetidamente a todos los observadores, produciendo múltiples chirridos.
El coautor, Prof. Pablo Laguna, ex presidente de la Escuela de Física de Georgia Tech y ahora profesor de la Universidad de Texas en Austin, señaló que “aunque se ha conjeturado durante mucho tiempo una relación entre las ondas gravitatorias y el comportamiento del agujero negro final, nuestro estudio proporciona el primer ejemplo explícito de este tipo de relación”.
