Después de realizar una especie de inventario cósmico para calcular y categorizar los agujeros negros remanentes estelares, los astrónomos de la Universidad de California, Irvine han concluido que probablemente hay decenas de millones de objetos oscuros y enigmáticos en la Vía Láctea, muchos másque lo esperado.
"Creemos que hemos demostrado que hay hasta 100 millones de agujeros negros en nuestra galaxia", dijo el presidente de la UCI y profesor de física y astronomía James Bullock, coautor de un artículo de investigación sobre el tema en el número actualde Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society .
El censo celeste de la UCI comenzó hace más de un año y medio, poco después de la noticia de que el Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser, o LIGO, había detectado ondas en el continuo espacio-tiempo creado por la colisión distante de dos agujeros negros,cada uno del tamaño de 30 soles.
"Fundamentalmente, la detección de ondas gravitacionales fue un gran problema, ya que fue una confirmación de una predicción clave de la teoría de la relatividad general de Einstein", dijo Bullock. "Pero luego miramos más de cerca la astrofísica del resultado real, unfusión de dos agujeros negros de 30 masas solares. Eso fue simplemente asombroso y nos hizo preguntar, '¿Qué tan comunes son los agujeros negros de este tamaño y con qué frecuencia se fusionan?' "
Dijo que los científicos suponen que la mayoría de los agujeros negros remanentes estelares, que resultan del colapso de estrellas masivas al final de sus vidas, tendrán aproximadamente la misma masa que nuestro Sol. Ver evidencia de dos agujeros negros de talesproporciones épicas que finalmente se unieron en una colisión cataclísmica hizo que algunos astrónomos se rascaran la cabeza.
El trabajo de UCI fue una investigación teórica sobre la "rareza del descubrimiento de LIGO", dijo Bullock. La investigación, dirigida por el candidato a doctorado Oliver Elbert, fue un intento de interpretar las detecciones de ondas gravitacionales a través de la lente de lo que se sabe sobre la formación de galaxias.y formar un marco para comprender sucesos futuros.
"Basándonos en lo que sabemos sobre la formación de estrellas en galaxias de diferentes tipos, podemos inferir cuándo y cuántos agujeros negros se formaron en cada galaxia", dijo Elbert. "Las grandes galaxias albergan estrellas más viejas y albergan agujeros negros más antiguostambién."
Según el coautor Manoj Kaplinghat, profesor de física y astronomía de la UCI, el número de agujeros negros de una masa determinada por galaxia dependerá del tamaño de la galaxia.
La razón es que las galaxias más grandes tienen muchas estrellas ricas en metales, y las galaxias enanas más pequeñas están dominadas por estrellas grandes de baja metalicidad. Las estrellas que contienen muchos elementos más pesados, como nuestro sol, arrojan gran parte de esa masa durante sus vidas. Cuando llega el momento de acabar con todo en una supernova, no queda tanta materia para colapsar sobre sí misma, lo que resulta en un agujero negro de menor masa. Las estrellas grandes con bajo contenido de metales no arrojan tanta materiade su masa con el tiempo, por lo que cuando uno de ellos muere, casi toda su masa terminará en el agujero negro.
"Tenemos un conocimiento bastante bueno de la población total de estrellas en el universo y su distribución de masa a medida que nacen, por lo que podemos decir cuántos agujeros negros deberían haberse formado con 100 masas solares frente a 10 masas solares", Bullock"Pudimos calcular cuántos agujeros negros grandes deberían existir, y terminaron siendo millones, mucho más de lo que esperaba".
Además, para arrojar luz sobre fenómenos posteriores, los investigadores de la UCI buscaron determinar con qué frecuencia los agujeros negros ocurren en pares, con qué frecuencia se fusionan y cuánto tiempo lleva. Se preguntaron si los agujeros negros de 30 masas solares detectados porLIGO nació hace miles de millones de años y tomó mucho tiempo para fusionarse o surgió más recientemente en los últimos 100 millones de años y se fusionó poco después.
"Demostramos que solo del 0,1 al 1 por ciento de los agujeros negros formados tienen que fusionarse para explicar lo que vio LIGO", dijo Kaplinghat. "Por supuesto, los agujeros negros tienen que acercarse lo suficiente para fusionarse en un tiempo razonable, que esun problema abierto ".
Elbert dijo que espera muchas más detecciones de ondas gravitacionales para que él y otros astrónomos puedan determinar si los agujeros negros chocan principalmente en galaxias gigantes. Eso, dijo, les diría algo importante sobre la física que los impulsa a fusionarse.
Según Kaplinghat, es posible que no tengan que esperar demasiado, relativamente hablando. "Si las ideas actuales sobre la evolución estelar son correctas, entonces nuestros cálculos indican que se detectarán fusiones de incluso 50 agujeros negros de masa solar en unos pocosaños ", dijo.
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Materiales proporcionado por Universidad de California, Irvine . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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