Señal luminosa detectada ante la danza de dos agujeros negros binarios

Enredado por gravedad y destinado a fusionar, dos agujeros negros candidatos en una galaxia distante parecen estar encerrado en una intrincada danza. Los investigadores que utilizan los datos del Galaxy Evolution Explorer de la NASA (GALEX) y el Telescopio Espacial Hubble han llegado con la confirmación más convincente hasta ahora de la existencia de estos agujeros negros que se fusionan y han encontrado nuevos detalles acerca de su señal luminosa cíclica impar.

El candidato dúo de agujeros negros, llamado PG 1302-102, fue identificado por primera vez a principios de este año utilizando telescopios terrestres. Los agujeros negros son el par órbita más apretado detectado hasta ahora, con una separación no mucho más grande que el diámetro de nuestro sistema solar. Se espera que colisionen y se fusionen en menos de un millón de años, lo que provocaría una explosión titánica con el poder de 100 millones de supernovas.

Los investigadores están estudiando este par de agujeros negros para entender mejor cómo las galaxias y los agujeros negros monstruosos se fusionan, una ocurrencia común en el universo temprano. Pero estos eventos, son difíciles de detectar y confirmar.

PG 1302-102 es uno de sólo un puñado de buenos binarios candidatos de agujeros negros. Fue descubierto y reportado a principios de este año por investigadores del Instituto de Tecnología de California en Pasadena después de examinar una señal de luz inusual proveniente del centro de una galaxia. Los investigadores, demostraron que la señal era variable y era probablemente generada por el movimiento de dos agujeros negros que se mueven alrededor de uno con el otro cada cinco años. Mientras que los agujeros negros mismos no emiten luz, el material que rodea las hace.

En el nuevo estudio, los investigadores encontraron más evidencia para apoyar y confirmar la danza muy unida de estos agujeros negros. Utilizando datos ultravioleta del GALEX y Hubble, fueron capaces de rastrear cambios en los patrones de luz del sistema de los últimos 20 años.

Hubble, que ve la luz ultravioleta, además de las longitudes de onda visibles y otras longitudes de onda de la luz, había observado asimismo el objeto en el pasado.

La luz ultravioleta era importante para probar una predicción de cómo los agujeros negros generan un patrón de luz cíclica. La idea es que uno de los agujeros negros en el par está dando más luz y devora más materia que el otro, y este proceso hace que la materia se caliente y emita luz energética.

“Es como si una bombilla de 60 vatios de repente parece ser 100 vatios”, dijo Daniel D’Orazio de la Universidad de Columbia. “A medida que la luz del agujero negro acelera lejos de nosotros, parece ser una bombilla de 20 vatios”.

¿Cuál es la causa de los cambios en la luz? Un conjunto de cambios tiene que ver con el efecto “blueshifting” en el que la luz se aprieta hacia longitudes de onda más cortas a medida que viaja hacia nosotros de la misma manera que la sirena de un coche de policía chilla a frecuencias más altas cuando se dirige hacia usted. Otra de las razones tiene que ver con la enorme velocidad del agujero negro.

El agujero negro más brillante está viajando a casi el 7 por ciento de la velocidad de la luz, en otras palabras, realmente rápido. A pesar de que lleva consigo un agujero negro que tarda cinco años en orbitarle, está bastante distante. Sería como si un agujero negro lamiera todo nuestro sistema solar desde la periferia, donde se ubica la nube de Oort, en tan sólo cinco años. A velocidades tan altas como este caso, la luz se convierte en impulsó y más brillante.

El equipo de investigación modeló este efecto sobre la base de un trabajo previo de Caltech y predijo cómo se debe mirar a la luz ultravioleta. Ellos determinaron que si el brillo periódico y el oscurecimiento visto previamente en la luz visible son de hecho debido al efecto de impulsos relativista, a continuación, el mismo comportamiento periódico debe estar presente en las longitudes de onda ultravioletas, pero amplificadas 2,5 veces. Efectivamente, la luz ultravioleta de GALEX y Hubble igualó sus predicciones.

“Estamos fortaleciendo nuestras ideas de lo que está pasando en este sistema y empezar a entenderlo mejor”, dijo Haiman Zoltán la Universidad de Columbia.

Los resultados también ayudarán a los investigadores a entender cómo encontrar el punto más estrecho de la fusión de estos agujeros negros en el futuro, lo que algunos consideran el santo grial de la física y la búsqueda de ondas gravitacionales. En los momentos finales antes de la unión definitiva de dos agujeros negros, cuando están dando vueltas entre sí como patinadores sobre hielo en una “espiral de la muerte”, se prevé que emitan ondas en el espacio y el tiempo. Estas llamadas ondas gravitacionales, cuya existencia se deduce de la teoría de la gravedad de Albert Einstein que se publicó hace 100 años, tienen pistas sobre la estructura de nuestro universo.

Los resultados son también una puerta a la comprensión de otros agujeros negros que se fusionan a través del universo, una población general de que sólo ahora empieza a dar sus secretos.

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada.