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Los agujeros negros emiten chirridos al colisionar

Un estudio internacional descubrió que cuando dos agujeros negros se fusionan, la formación resultante emite varios “chirridos” que, por sus frecuencias, permiten detectar la forma final del agujero resultante.

La investigación fue publicada en la revista Communications Physics y, de acuerdo con sus autores, es un gran paso para poner a prueba la Teoría de la Gravedad de Albert Einstein.

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Los agujeros negros son entidades estelares silenciosas y que se tragan cualquier elemento que se acerque demasiado a ellos. Sin embargo, cuando dos agujeros negros chocan y se fusionan, producen uno de los eventos más catastróficos del Universo: en una fracción de segundo, nace un agujero negro altamente deformado y que libera enormes cantidades de energía a medida que se asienta en su forma final.

Aunque los agujeros negros en colisión no producen luz, los astrónomos pueden observar las ondas gravitacionales que rebotan en ellos y los vertiginosos cambios que experimentan.

Así lo hicieron científicos españoles, australianos y estadounidenses, quienes realizaron simulaciones de colisiones de agujeros negros usando supercomputadoras. Luego compararon 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 se pensaba, lo que nos permite aprender más sobre la forma enormemente cambiante del agujero negro final”, señala Christopher Evans del Instituto de Tecnología de Georgia, Estados Unidos.

Pixabay

Las ondas gravitacionales de los agujeros negros en colisión son señales muy simples conocidas como “chirridos”.

A medida que los dos agujeros negros se acercan, emiten una señal de frecuencia y amplitud crecientes que indica su velocidad y radio de órbita.

Según el profesor Juan Calderón Bustillo, del Instituto Gallego de Física de Altas Energías, “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 decreciente, como el sonido de una campana al sonar. Este principio es consistente con todas las observaciones de ondas gravitacionales realizadas hasta ahora”.

Sin embargo, el estudio descubrió que sucede algo completamente diferente si la colisión se observa desde el ‘ecuador’ del agujero negro final.

“Cuando observamos los agujeros negros desde su ecuador, descubrimos que el agujero final emite una señal más compleja, con un tono que sube y baja unas cuantas veces antes de morir. En otras palabras, el agujero negro emite varias veces el chirrido”, concluye Calderón Bustillo.

Alejandro Manriquez
Ex escritor de Digital Trends en Español
Increíble: así se ve un agujero negro despertando en tiempo real
Agujero Negro VLT

Un grupo de astrónomos de la ESA (Agencia Espacial Europea), utilizando el Very Large Telescope (VLT) de Atacama en Chile, hicieron una gran observación: el increíble despertar de un agujero negro.

"Imagina que has estado observando una galaxia distante durante años, y siempre parece tranquila e inactiva", dice Paula Sánchez Sáez, astrónoma chilena de ESO en Alemania y autora principal del estudio aceptado para su publicación en Astronomy & Astrophysics. "De repente, su [núcleo] comienza a mostrar cambios dramáticos en el brillo, a diferencia de cualquier evento típico que hayamos visto antes". Esto es lo que le sucedió a la galaxia SDSS1335+0728, que ahora está clasificado como un "núcleo galáctico activo" (AGN), una región compacta brillante alimentada por un agujero negro masivo, después de que brillara drásticamente en diciembre de 2019".
Algunos fenómenos, como las explosiones de supernovas o los eventos de disrupción de marea, cuando una estrella se acerca demasiado a un agujero negro y se desgarra, pueden hacer que las galaxias se iluminen repentinamente. Pero estas variaciones de brillo suelen durar solo unas pocas docenas o, como máximo, unos pocos cientos de días. La galaxia SDSS1335+0728 sigue creciendo hoy en día, más de cuatro años después de que se viera por primera vez que se "encendía". Además, las variaciones detectadas en la galaxia, que se encuentra a 300 millones de años luz de distancia en la constelación de Virgo, no se parecen a nada visto antes, lo que apunta a los astrónomos hacia una explicación diferente.
El equipo trató de comprender estas variaciones de brillo utilizando una combinación de datos de archivo y nuevas observaciones de varias instalaciones, incluido el instrumento X-shooter instalado en el VLT de ESO, en el desierto de Atacama. Al comparar los datos tomados antes y después de diciembre de 2019, encontraron que SDSS1335+0728 ahora irradia mucha más luz en longitudes de onda ultravioleta, óptica e infrarroja. La galaxia también comenzó a emitir rayos X en febrero de 2024. "Este comportamiento no tiene precedentes", dice Sánchez Sáez, quien también está afiliado al Instituto Milenio de Astrofísica (MAS) en Chile.
"La opción más tangible para explicar este fenómeno es que estamos viendo cómo el [núcleo] de la galaxia está empezando a mostrar (...) actividad", dice la coautora Lorena Hernández García, del MAS y de la Universidad de Valparaíso en Chile. "Si es así, esta sería la primera vez que vemos la activación de un agujero negro masivo en tiempo real".
Artist’s animation of the black hole at the centre of SDSS1335+0728 awakening in real time
Los agujeros negros masivos, con masas de más de cien mil veces la de nuestro Sol, existen en el centro de la mayoría de las galaxias, incluida la Vía Láctea. "Estos monstruos gigantes suelen estar durmiendo y no son directamente visibles", explica el coautor Claudio Ricci, de la Universidad Diego Portales, también en Chile. "En el caso de SDSS1335+0728, pudimos observar el despertar del agujero negro masivo, [que] de repente comenzó a darse un festín con el gas disponible en sus alrededores, volviéndose muy brillante".
"[Este] proceso (...) nunca antes se había observado", dice Hernández García. Estudios anteriores informaron que las galaxias inactivas se vuelven activas después de varios años, pero esta es la primera vez que el proceso en sí, el despertar del agujero negro, se ha observado en tiempo real. Ricci, que también está afiliado al Instituto Kavli de Astronomía y Astrofísica de la Universidad de Pekín, China, añade: "Esto es algo que podría ocurrirle también a nuestro propio Sgr A*, el agujero negro masivo (...) ubicado en el centro de nuestra galaxia", pero no está claro qué tan probable es que esto suceda.
Todavía se necesitan observaciones de seguimiento para descartar explicaciones alternativas. Otra posibilidad es que estemos viendo un evento de disrupción de marea inusualmente lento, o incluso un nuevo fenómeno. Si de hecho se trata de un evento de disrupción de marea, este sería el evento más largo y débil jamás observado. "Independientemente de la naturaleza de las variaciones, [esta galaxia] proporciona información valiosa sobre cómo crecen y evolucionan los agujeros negros", dice Sánchez Sáez. "Esperamos que instrumentos como MUSE en el VLT o los del próximo Telescopio Extremadamente Grande (ELT, por sus siglas en inglés)) sean clave para comprender [por qué la galaxia está brillando]".

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La misión NS-25 despegó desde el Sitio de Lanzamiento Uno de Blue Origin en el oeste de Texas con un total de seis de la tripulación, incluido Dwight. Viajaron en un viaje corto justo más allá del borde del espacio, llamado la línea Kármán, que está a 100 kilómetros (alrededor de 62 millas) del nivel promedio del mar de la Tierra.

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"La gente a menudo pregunta sobre esto, y simular estos procesos difíciles de imaginar me ayuda a conectar las matemáticas de la relatividad con las consecuencias reales en el universo real", dijo Jeremy Schnittman, astrofísico del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, quien creó las visualizaciones. "Así que simulé dos escenarios diferentes, uno en el que una cámara, un sustituto de un astronauta audaz, simplemente pierde el horizonte de sucesos y sale disparado, y otro en el que cruza el límite, sellando su destino".

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