A principios de este año, los astrónomos descubrieron lo que parecía ser un par de agujeros negros supermasivos que circulaban hacia una colisión tan poderosa que enviaría una explosión de ondas gravitacionales que atravesarían la estructura del espacio-tiempo mismo.
Ahora, en un estudio en la revista Naturaleza , los astrónomos de la Universidad de Columbia proporcionan evidencia adicional de que un par de agujeros negros en órbita cercana están causando los destellos rítmicos de luz provenientes del cuásar PG 1302-102.
Según los cálculos de la masa de la pareja, juntos y relativos entre sí, los investigadores continúan prediciendo un gran éxito dentro de 100,000 años, un tiempo imposiblemente largo para los humanos, pero un abrir y cerrar de ojos a una estrella o un negroEn espiral, a 3.500 millones de años luz de distancia, en lo profundo de la constelación de Virgo, el par está separado por una simple semana de luz. Por el contrario, el par de agujeros negros más cercano previamente confirmado está separado por 20 años luz.
"Esto es lo más cerca que hemos estado de observar dos agujeros negros en su camino a una colisión masiva", dijo el autor principal del estudio, Zoltan Haiman, astrónomo de Columbia. "Ver que este proceso llega a su culminación puede decirnos silos agujeros negros y las galaxias crecen a la misma velocidad y, en última instancia, prueban una propiedad fundamental del espacio-tiempo: su capacidad de transportar vibraciones llamadas ondas gravitacionales, producidas en la última y más violenta etapa de la fusión ".
En el centro de la mayoría de las galaxias gigantes, incluida nuestra propia Vía Láctea, se encuentra un agujero negro supermasivo tan denso que ni siquiera la luz puede escapar. Con el tiempo, los agujeros negros se hacen más grandes, de millones a miles de millones de veces más masivos que el sol.engullendo estrellas, galaxias e incluso otros agujeros negros.
Un agujero negro supermasivo a punto de canibalizar el suyo puede ser detectado por el misterioso parpadeo de un cuásar: el faro de luz producido por los agujeros negros cuando arden a través del gas y el polvo que se arremolina alrededor de ellos. Normalmente, los quásares se iluminan y se atenúan al azar,pero cuando dos agujeros negros están a punto de unirse, el cuásar parece parpadear a intervalos regulares, como una bombilla en el temporizador.
Recientemente, un equipo dirigido por Matthew Graham, un astrónomo computacional en el Instituto de Tecnología de California, diseñó un algoritmo para seleccionar señales de luz repetitivas de 247,000 cuásares monitoreados por telescopios en Arizona y Australia. De los 20 pares de candidatos de agujeros negros descubiertos, se centraron en el quásar brillante más convincente: PG 1302-102. En un estudio realizado en enero en Nature, mostraron que PG 1302-102 parecía iluminarse en un 14 por ciento cada cinco años, lo que indica que el par tenía menos de una décima parte de unaño luz aparte.
Intrigado, Haiman y sus colegas se preguntaron si podrían construir un modelo teórico para explicar la señal que se repite. Si los agujeros negros estuvieran tan cerca como se predijo, habría que rodear a una contraparte mucho más grande a casi una décima parte de la velocidad de la luz, hipotetizaron. A esa velocidad, el agujero negro más pequeño parecería brillar cuando se acercara a la línea de visión de la Tierra bajo el efecto relativista de Doppler.
Si es correcto, predijeron que encontrarían un ciclo de cinco años en las emisiones ultravioleta del cuásar, solo dos veces y media más variable en su intensidad. Analizando las observaciones UV recogidas por los telescopios espaciales Hubble y GALEX de la NASA que encontraronExactamente eso.
Las explicaciones anteriores para la señal de repetición incluyen una deformación en los discos de escombros que orbitan alrededor de los agujeros negros, una oscilación en el eje de un agujero negro y un disco de desechos ladeado cuando un agujero negro extrae material del otro, todo creando la impresiónde un parpadeo periódico de la Tierra.
El nuevo estudio también ofrece una nueva técnica para investigar otros agujeros negros convergentes, dijeron los investigadores. Al estimar la masa combinada y relativa de los agujeros negros de PG 1302-102, reducen el tiempo de choque previsto del par a entre 20,000 y 350,000 añosa partir de ahora con una mejor estimación de 100,000 años el tiempo de choque previsto por el equipo de Graham fue de 10,000 a varios millones de años a partir de ahora con una mejor estimación de 250,000 años.
"Podemos comenzar a poner números en las tasas en que los agujeros negros se unen y construir en agujeros negros más grandes, y usar lo que estamos aprendiendo para buscar más pares de agujeros negros", dijo el coautor del estudio David Schiminovich, astrónomo deColumbia.
Un aumento en la cantidad de descubrimientos binarios de agujeros negros ha hecho que los astrónomos tengan la esperanza de que se pueda detectar una colisión en la próxima década. Este verano, Graham y sus colegas informaron sobre otros 90 candidatos, mientras que los astrónomos de Columbia esperan descubrir pronto sus descubrimientos de suspropio de los datos recopilados en el Observatorio Palomar de California.
Con más agujeros negros para observar, la posibilidad de presenciar un choque y las ondas gravitacionales predichas, pero aún no detectadas, por la teoría general de la relatividad de Einstein, crece.
"La detección de ondas gravitacionales nos permite explorar los secretos de la gravedad y probar la teoría de Einstein en el entorno más extremo de nuestro universo: los agujeros negros", dijo el autor principal del estudio, Daniel D'Orazio, un estudiante graduado en Columbia."Llegar allí es un santo grial de nuestro campo".
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Materiales proporcionados por Universidad de Columbia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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