Descubren un 'gigante invisible' escondido tras un doble agujero negro

DNVN - Las ondas gravitacionales del evento GW190814 han revelado rastros de la existencia de un agujero negro supermasivo oculto cerca, abriendo una nueva perspectiva sobre cómo se forman los agujeros negros binarios.

Fusión de agujeros negros binarios cerca de un agujero negro supermasivo. Fuente: SHAO

Los agujeros negros binarios ya son uno de los fenómenos más misteriosos del universo, pero científicos del Observatorio Astronómico de Shanghái (SHAO) de la Academia China de Ciencias han descubierto recientemente indicios de que podrían no estar solos. Es probable que algunos sistemas de agujeros negros binarios estén dominados por un misterioso «compañero gigante» cercano.

Un equipo de investigación dirigido por el Dr. Wenbiao Han en SHAO informó indicios de que el evento de fusión de agujeros negros binarios GW190814 probablemente ocurrió bajo la influencia gravitacional de un tercer objeto, posiblemente un agujero negro supermasivo.

Los resultados de la investigación, publicados en Astrophysical Journal Letters, proporcionan pistas importantes para descifrar el origen de los agujeros negros binarios.

Onda gravitacional detectada por la colaboración LIGO-Virgo-KAGRA. Fuente: SHAO

Desde 2015, la colaboración LIGO-Virgo-KAGRA ha detectado más de 100 eventos de ondas gravitacionales, originados principalmente por fusiones de agujeros negros binarios. Si bien han contribuido a la comprensión de la astrofísica, sus mecanismos de formación y evolución aún no se comprenden del todo.

Anteriormente, el equipo del Dr. Han propuso el modelo «b-EMRI», que describe un escenario donde un agujero negro supermasivo «captura» un sistema binario de agujeros negros, formando un sistema de tres niveles. En esta estructura, el par binario de agujeros negros orbita el agujero negro supermasivo y emite ondas gravitacionales en múltiples bandas de frecuencia. El modelo se incluyó en un informe técnico de LISA y se identificó como un objetivo de investigación importante para los observatorios espaciales de ondas gravitacionales de China. Desde entonces, los científicos han estado buscando indicios de fusiones de agujeros negros binarios cerca del agujero negro supermasivo en los datos de LIGO-Virgo.

Al analizar los datos de GW190814, los investigadores descubrieron que la relación de masas entre los dos agujeros negros que se fusionaban era de casi 10:1. Según el Dr. Shucheng Yang, coautor del estudio, este desequilibrio sugiere que ambos agujeros negros formaron parte de un sistema triple, donde el agujero negro supermasivo los atrajo mediante interacciones gravitacionales. Otra hipótesis plantea que se formaron dentro del disco de acreción de un núcleo galáctico activo, donde la gravedad de los objetos densos impulsó la fusión.

Los científicos creen que si el sistema binario de agujeros negros se fusiona cerca de un tercer objeto denso, su órbita alrededor de este objeto generará una aceleración en la línea de visión, es decir, una aceleración en la dirección de la visión del observador. Esta aceleración modifica la frecuencia de las ondas gravitacionales mediante el efecto Doppler, dejando una «huella» en la señal.

Estimaciones de parámetros para GW190814, incluyendo las masas de los dos agujeros negros (m₁ y m₂), la separación de luminosidad (dL), la aceleración en la línea de visión (a) y el índice de potencia (nI). Las líneas discontinuas indican los valores medianos y los intervalos de confianza del 90%. Los diagramas de contorno muestran los intervalos de confianza del 50% y del 90%. Fuente: SHAO

Para determinar esto, el equipo desarrolló un modelo de ondas gravitacionales que incorpora la aceleración en la línea de visión y aplicó análisis bayesiano a varios eventos con señales intensas. Los resultados mostraron que, para GW190814, el modelo de aceleración en la línea de visión superó la hipótesis del agujero negro binario aislado.

Se estima que esta aceleración es de aproximadamente 0,002 c/s-1 (nivel de confianza del 90%, donde c es la velocidad de la luz), lo que da un factor de Bayes de 58:1, una fuerte evidencia de la existencia de aceleración en la línea de visión.

«Esta es la primera evidencia internacional de la presencia de un tercer objeto denso en la fusión de un sistema binario de agujeros negros», afirmó el Dr. Han. «Este hallazgo indica que el sistema binario de agujeros negros en GW190814 podría formar parte de un sistema complejo, en lugar de haberse formado de manera independiente, lo que abre nuevas perspectivas sobre el mecanismo de formación de agujeros negros binarios».

En el futuro, cuando entren en funcionamiento nuevas generaciones de detectores de ondas gravitacionales como el Telescopio Einstein, el Explorador Cósmico o los dispositivos espaciales LISA, Taiji y TianQin, los científicos esperan poder detectar pequeñas variaciones en las señales con gran precisión. Esto permitirá descifrar más eventos como GW190814 y acercarse a la explicación de la formación y evolución de los agujeros negros binarios.

La Khe (Según SciTech Daily)

Fuente: https://doanhnghiepvn.vn/cong-nghe/phat-hien-nguoi-khong-lo-vo-hinh-an-minh-sau-ho-den-doi/20250901102834250