El inesperado choque de dos agujeros negros crea a GW190521.

Agustin Ollarce

El 2 de septiembre de 2020, LIGO Scientific Collaboration y Virgo Collaboration anunciaron el descubrimiento de GW190521, la onda binaria gravitacional más masiva observada hasta la fecha. Un hito en el estudio y entendimiento de física planetaria. Les dejamos un video donde Jose Luis Crespo del canal QuantumFracture y Juan García-Bellido, profesor de la UAM e investigador del IFT nos aclaran un poco lo que representa este descubrimiento.


Los dos agujeros negros que se juntaron en espiral para producir el evento de onda gravitacional GW190521 no solo fueron los agujeros negros más masivos jamás vistos por 
LIGO y VIRGO hasta ahora, no tenían precedentes. Se sabe que los agujeros negros de menor masa, por debajo de aproximadamente 65 masas solares, se forman en explosiones de supernovas. Por el contrario, se cree que los agujeros negros de mayor masa, por encima de aproximadamente 135 masas solares, son creados por  estrellas muy masivas que implosionan después de que agotan sus elementos productores de fusión nuclear que soportan peso. En la ilustración, las ondas espirales indican la producción de radiación gravitacional , mientras que las estrellas circundantes resaltan la posibilidad de que la fusión se haya producido en un cúmulo de estrellas. Visto el año pasado, pero emanando de una época en la que el universo tenía solo la mitad de su edad actual (z ~ 0.8), fusión de agujeros negros GW190521 es el más lejano detectado hasta ahora.
Crédito de la ilustración: Raúl Rubio/ Virgo Valencia Group, The Virgo Collaboration. 


Los dos inspiradores agujeros negros tenían masas de aproximadamente 85 y 66 masas solares, y dieron como resultado la formación de un agujero negro remanente de 142 masas solares. Este remanente proporciona la primera detección clara de un agujero negro de “masa intermedia”.


Crédito de la imagen: LIGO / Caltech / MIT / R. Herido (IPAC).

El concepto de este artista ilustra un esquema jerárquico para fusionar agujeros negros. LIGO y Virgo observaron recientemente una fusión de agujeros negros con una masa final 142 veces mayor que la del Sol, lo que lo convierte en el más grande de su tipo observado en ondas gravitacionales hasta la fecha. Se cree que el evento ocurrió cuando dos agujeros negros formaron espirales entre sí y se fusionaron. Los modelos teóricos indican que no es probable que la naturaleza forme agujeros negros de este peso; en particular, los modelos identifican un rango de masas entre 65 y 120 masas solares, llamado “brecha de masa de inestabilidad de pares”, en la que se cree que los agujeros negros no pueden ser formados por una estrella que colapsa. Entonces, ¿cómo se originaron los dos agujeros negros fusionados observados por LIGO y Virgo? Los científicos creen que estos agujeros negros pueden haberse formado ellos mismos a partir de fusiones anteriores de dos agujeros negros más pequeños, como se indica en la ilustración.


Crédito de la imagen: LIGO / Caltech / MIT / R. Herido (IPAC).

LIGO y Virgo han observado su mayor fusión de agujeros negros hasta la fecha, un evento llamado GW190521, en el que se produjo un agujero negro final de 142 masas solares. Este gráfico compara el evento con otros presenciados por LIGO y Virgo e indica que el remanente de la fusión GW190521 cae en una categoría conocida como agujero negro de masa intermedia, y es la primera detección clara de un agujero negro de este tipo. Los agujeros negros de masa intermedia, que previamente se habían predicho teóricamente, tendrían masas entre las de los agujeros negros de masa estelar y los supermasivos en los corazones de las galaxias.



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