Los astrónomos no tendrán que esperar mucho más para ver por primera vez uno de los tipos de sindicatos más grandes del cosmos. Nueva investigación publicada el 13 de noviembre en Astronomía de la naturaleza predice que las ondas gravitacionales generadas por la fusión de dos agujeros negros supermasivos se detectarán dentro de 10 años. El estudio es el primero en usar datos reales, en lugar de simulaciones por computadora, para predecir cuándo se realizará dicha observación.
"Las ondas gravitacionales de estas fusiones binarias de agujeros negros supermasivos son las más poderosas del universo", dice la autora principal del estudio Chiara Mingarelli, investigadora del Centro de Astrofísica Computacional del Instituto Flatiron en la ciudad de Nueva York ". Absolutamenteempequeñecen las fusiones de agujeros negros detectadas por LIGO "o el Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser, que detectó por primera vez ondas gravitacionales de agujeros negros en colisión en febrero de 2016.
La detección de una fusión de agujeros negros supermasivos ofrecería nuevas ideas sobre cómo evolucionan las galaxias y los agujeros negros masivos, dice Mingarelli. Por otro lado, la falta de un avistamiento de este tipo dentro del plazo de 10 años requeriría un replanteamiento desi y cómo se fusionan los agujeros negros supermasivos, dice ella.
Los agujeros negros supermasivos viven en el corazón de grandes galaxias, incluida nuestra propia Vía Láctea, y pueden ser millones o incluso miles de millones de veces la masa del sol. En comparación, los agujeros negros fusionados detectados hasta ahora por los detectores de ondas gravitacionales han sidosolo unas pocas docenas de veces la masa del sol.
Cuando dos galaxias chocan y se combinan, sus agujeros negros supermasivos se desplazan hacia el centro de la galaxia recién unificada. Los científicos predicen que los agujeros negros supermasivos se cerrarán juntos y se fusionarán con el tiempo. Esa unión produce ondas gravitacionales intensas que se ondulana través del tejido del espacio y el tiempo.
Si bien esas ondas gravitacionales son fuertes, se encuentran fuera de las longitudes de onda actualmente observables por experimentos en curso como LIGO y Virgo. La nueva búsqueda de ondas gravitacionales formadas por la fusión de agujeros negros supermasivos en cambio aprovechará las estrellas llamadas púlsares que actúan como metrónomos cósmicos.Las estrellas que giran rápidamente envían un ritmo constante de pulsos de ondas de radio. A medida que las ondas gravitacionales que pasan se estiran y comprimen el espacio entre la Tierra y el púlsar, el ritmo cambia ligeramente. Estos cambios son monitoreados por proyectos de observación de púlsar en la Tierra.
Actualmente, tres proyectos leen el tiempo de las ondas de radio que llegan de los púlsares cercanos: la matriz de sincronización de Pulsar Parkes en Australia, el Observatorio de Nanohertz de América del Norte para ondas gravitacionales y la matriz de sincronización de pulsar europea. Juntos, el trío forma la matriz de sincronización de pulsar internacional.
Mingarelli y sus colegas estimaron cuánto tiempo llevarán esos proyectos detectar su primera fusión de agujeros negros supermasivos. El equipo catalogó galaxias cercanas que pueden albergar pares de agujeros negros supermasivos. Luego, los investigadores combinaron esa información con un mapa de púlsares cercanos para encontrar:- por primera vez - la probabilidad de una detección definitiva en el tiempo
"Si tiene en cuenta las posiciones de los púlsares en el cielo, básicamente tiene un 100 por ciento de posibilidades de detectar algo en 10 años", dice Mingarelli. "La conclusión es que tiene la garantía de seleccionar al menos unobinario local supermasivo de agujero negro "
Una sorpresa de los resultados fue qué galaxias tienen más probabilidades de ofrecer la primera visión de la fusión de agujeros negros supermasivos. Las galaxias más grandes significan agujeros negros más grandes y, por lo tanto, ondas gravitacionales más fuertes. Pero los agujeros negros más grandes también se fusionan más rápido, reduciendo la ventana durante la cual gravitacionalse pueden detectar ondas. Una fusión de un agujero negro en una galaxia masiva como M87 produciría ondas gravitacionales detectables durante 4 millones de años, por ejemplo, mientras que una galaxia más modesta como la Galaxia Sombrero ofrecería una ventana de 160 millones de años.
Una detección exitosa daría a los astrofísicos una mejor comprensión de la astrofísica en el corazón de las fusiones de galaxias, dice Mingarelli, y proporcionaría una nueva vía para estudiar la física fundamental a la que no se puede acceder por ningún otro medio. También se ve el número de binarios de agujeros negros supermasivos individualesofrece una medida de la frecuencia con la que se fusionan las galaxias, que es una medida importante de cómo evolucionó el universo con el tiempo.
Si no se ve una fusión supermasiva de agujeros negros, podría deberse a que los agujeros negros se estancan a unos tres años luz o un parsec de separación. Este enigma se conoce como el problema final de Parsec. Los dos agujeros negros se cierranjuntos gradualmente con el tiempo a medida que sus órbitas se degradan a medida que se pierde energía generando ondas gravitacionales, pero el proceso puede llevar más tiempo que la edad actual del universo.
En cuanto a si los astrónomos detectarán una fusión de agujero negro supermasivo, "será interesante de cualquier manera", dice Mingarelli.
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Materiales proporcionado por Fundación Simons . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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