Los agujeros negros se encuentran entre los objetos más fascinantes del universo, pero siguen siendo esquivos porque son increíblemente densos y su gravedad es tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar de su alcance. Para descubrir los agujeros negros que se esconden en el cosmos, los investigadores han recurrido a un campo emergente de investigación conocido como astronomía de ondas gravitacionales.
Las ondas gravitacionales son distorsiones u ondas en la estructura del espacio y el tiempo producidas por el movimiento de objetos masivos. En 2015, los astrónomos detectaron el movimiento de las ondas gravitacionales por primera vez utilizando los telescopios del Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser basado en la Tierra (LIGO) en Louisiana y Washington. En este caso, las ondas se produjeron por una violenta colisión de dos agujeros negros masivos, que orbitan en conjunto, conocidos como binarios de agujero negro.
Utilizando LIGO y otras tecnologías de observación, un nuevo estudio tiene como objetivo pintar una imagen más completa de los agujeros negros, específicamente aquellos que pertenecen a la categoría más oscura conocida como agujeros negros de masa intermedia (IMBH).
"Cuando me uní a LIGO, me di cuenta de que mis años de simulación relativista general de los agujeros negros pueden llevarse a cabo para desarrollar una nueva búsqueda astrofísica de IMBH", dijo a Space Karan Jani, astrofísico de la Universidad de Vanderbilt y autor principal del estudio. com
Los IMBH caen en algún lugar entre los supermasivos, al menos un millón de veces mayores que nuestro sol, y los agujeros negros de masa estelar, más pequeños, pero aún de cinco a 50 veces mayores que la masa de nuestro sol.
"Los IMBH son muy especiales en la década inaugural de la astronomía de ondas gravitacionales. Entre todas las fuentes astrofísicas conocidas que emiten ondas gravitacionales, informamos que tanto LIGO como LISA [Antena espacial de interferómetro láser] son más sensibles a las fusiones de IMBH", dijo Jani. "Con estos dos experimentos, prácticamente podemos examinar todos los binarios IMBH en el universo".
Sin embargo, los astrónomos aún no han podido detectar directamente estos esquivos agujeros negros de tamaño mediano, agregó Jani. Por lo tanto, su enfoque es estudiar las diferentes frecuencias de ondas gravitacionales emitidas por los agujeros negros para obtener una mejor comprensión de la actividad IMBH.
"Al igual que una orquesta sinfónica emite sonido a través de una variedad de frecuencias, las ondas gravitacionales emitidas por los agujeros negros se producen en diferentes frecuencias y tiempos", dijo Jani en un comunicado de la Universidad de Vanderbilt. "Algunas de estas frecuencias tienen un ancho de banda extremadamente alto, mientras que otras tienen un ancho de banda bajo, y nuestro objetivo en la próxima era de la astronomía de ondas gravitacionales es capturar observaciones multibanda de ambas frecuencias para 'escuchar la canción completa', como fue, cuando se trata de agujeros negros ".
Se cree que los IMBH son las semillas de las que crecen los agujeros negros supermasivos. Por ejemplo, los agujeros negros pueden crecer engullendo otros agujeros negros. En la región de materia que cae alrededor de un agujero negro, también conocido como el disco de acreción, las fuerzas gravitacionales fuertes atraen el gas, las estrellas, el polvo e incluso otros agujeros negros cercanos. Cualquier material que se acerque demasiado corre el riesgo de ser pasado el horizonte de eventos, el punto más allá del cual no puede escapar de la atracción gravitacional del agujero negro.
"Tan pronto como un IMBH haya atrapado otro agujero negro en su vecindad, habrá una ráfaga de radiación gravitacional", dijo Jani a Space.com. "LIGO puede atrapar esta radiación en el caso de que estos agujeros negros colisionen".
La misión LISA propuesta, liderada conjuntamente por la Agencia Espacial Europea y la NASA, podrá detectar y medir con precisión las ondas gravitacionales de baja frecuencia, lo cual es un desafío para los detectores terrestres, debido al movimiento sísmico de nuestro planeta o incluso a las vibraciones de un paso coche. Planificado para su lanzamiento en 2034, LISA sería el primer detector de ondas gravitacionales basado en el espacio dedicado.
"Con la misión LISA, nuestro estudio encuentra que la radiación de los IMBH se puede registrar al menos unos años antes de su fatídica colisión", dijo Jani. "Esta radiación es literalmente el espacio-tiempo que se deforma justo fuera del horizonte de eventos de los IMBH. A diferencia de una señal de radio o rayos X, la radiación gravitacional no pierde información, ya que viaja miles de millones de años luz antes de llegar a nosotros".
Por lo tanto, al combinar observaciones de detectores LIGO, que capturan ondas gravitacionales de alta frecuencia, y detectores futuros como la misión LISA, que medirá ondas gravitacionales de baja frecuencia, los investigadores esperan llenar los vacíos en la comprensión actual de los agujeros negros.
Su estudio fue publicado el 18 de noviembre en la revista Nature Astronomy.
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