¿Pueden los agujeros negros tener ancestros? ¿Qué nos dice esto sobre el universo?
Existen agujeros negros que, por su masa, no deberían haberse formado de la manera más común: por el colapso de una estrella, o sea, por la formación de una supernova. Un reciente estudio explica cómo es posible esto.
En el 2019, científicos de los observatorios LIGO y Virgo detectaron un evento de ondas gravitacionales que revolucionó la forma de ver los agujeros negros.
Al mensaje proveniente del espacio se le conoce como "GW190521" y describe la fusión de dos agujeros negros de 66 y 85 masas solares respectivamente, lo que dio vida a uno de 142 masas solares.
Lo sorprendente del descubrimiento previo fue que uno de los agujeros negros contaba con un rango de masa diferente al que debiera tener para formarse a partir de estrellas. Cuando esto ocurre, el agujero negro se encuentra en una región conocida como el "vacío de la supernova de inestabilidad de pares".
En un reciente estudio, publicado por The Astrophysical Journal y liderado por el Instituto Gallego de Altas Energías, se pudo dar una explicación plausible a esta inusual formación de un agujero negro.
¿Cómo se forma un agujero negro?
Un agujero negro es una región finita del espacio cuya formación depende de la concentración de una cantidad inmensa de materia en un volumen muy pequeño, lo que genera una gran fuerza gravitacional que no deja escapar nada a su paso.
Entre los procesos que dan lugar a un agujero negro se encuentran el colapso gravitacional de una estrella masiva y las fusiones de estrellas de neutrones o agujeros negros.
- El primer proceso es el más común y consiste en la muerte de una estrella o supernova: cuando el combustible nuclear se agota, el núcleo colapsa bajo su propia gravedad y, si la masa del núcleo es suficiente, la gravedad supera la presión y forma un agujero negro. de masa estelar.
- En el otro caso, dos estrellas de neutrones –o agujeros negros– que conforman un sistema binario pueden orbitarse mutuamente hasta fusionarse: si la masa combinada supera el límite requerido, se forma un agujero negro.
Otra explicación a su formación
Para formar algunos agujeros negros, es necesario que ocurra la fusión de agujeros negros más pequeños en un ambiente denso, como núcleos galácticos o cúmulos estelares. A este proceso se le denomina formación jerárquica.
Se requieren condiciones específicas para que sucedan las fusiones múltiples de agujeros negros, considerando que suelen ser asimétricas, lo que tiende a sacar de su entorno original –con un impulso– al agujero negro resultante.
El estudio en cuestión llegó a conclusiones importantes. Al analizar la masa, el giro y la velocidad de retroceso de los agujeros negros que se fusionaron en el evento GW190521, se pudieron inferir las propiedades de sus ancestros.
Con esta base, los investigadores consideraron que las fusiones jerárquicas –que producen agujeros negros en el "vacío de inestabilidad de pares"– probablemente ocurren en regiones con pozos gravitacionales profundos, como los núcleos de galaxias activas.
Este enfoque de "árbol genealógico" de los agujeros negros nos brinda una nueva perspectiva sobre la formación de agujeros negros de masa intermedia y las condiciones necesarias para su desarrollo en el universo.
Fuentes y referencias de la nota:
- Araújo-Álvarez, Carlos, et al. “Kicking Time Back in Black Hole Mergers: Ancestral Masses, Spins, Birth Recoils, and Hierarchical-formation Viability of GW190521.” The Astrophysical Journal 977.2 (2024): 220.
- "Construyendo el árbol genealógico de los agujeros negros". Universe Today.