Los detectores de ondas gravitacionales están encontrando fusiones de agujeros negros en el universo a razón de una por semana. Si estas fusiones ocurren en un espacio vacío, los investigadores no pueden ver la luz asociada que se necesita para determinar dónde sucedieron. Sin embargo, un nuevo estudio en Las letras del diario astrofísico , dirigido por científicos del Museo Americano de Historia Natural y de la Universidad de la Ciudad de Nueva York CUNY, sugiere que los investigadores finalmente podrían ver la luz de las fusiones de agujeros negros si las colisiones ocurren en presencia de gas.
"Con una firma ligera, los astrónomos podrían identificar fácilmente la ubicación cósmica de estas fusiones y estudiarlas con mucho más detalle de lo que es posible actualmente", dijo el autor del artículo, Barry McKernan, investigador asociado en el Departamento de Astrofísica del Museo, así como unprofesor en el Borough of Manhattan Community College, CUNY, y miembro de la facultad en el Centro de Graduados de CUNY.
Los agujeros negros se forman cuando mueren estrellas masivas. Al igual que los objetos densos que se hunden en un río en la Tierra, los agujeros negros tienden a hundirse en regiones de galaxias donde la gravedad es más fuerte. Se cree que se acumulan grandes cantidades de agujeros negros en los centros degalaxias, donde acecha un agujero negro supermasivo, mucho más grande, único.
Si los pequeños agujeros negros individuales pasan lo suficientemente cerca uno del otro a medida que orbitan, su gravedad mutua les permite emparejarse y orbitar entre sí, mientras que también orbitan el agujero negro supermasivo central. Pero un segundo encuentro cercano al azar con otro pequeño agujero negropuede romper fácilmente tal emparejamiento.
"Así que los agujeros negros bailan, forman y rompen asociaciones, pero rara vez se acercan lo suficiente como para fusionarse", dijo el coautor de papel KE Saavik Ford, quien también es investigador asociado en el Departamento de Astrofísica del Museo y profesoren el Borough of Manhattan Community College, CUNY, y un miembro de la facultad en el Centro de Graduados de CUNY. "Si ocurre una fusión, ocurrirá en la oscuridad, sin luz asociada".
Esta imagen cambia si una gran masa de gas cae sobre el agujero negro supermasivo central. Esto dará como resultado un disco de gas brillante que envuelve muchos de los agujeros negros que pululan alrededor del agujero negro supermasivo central y cambia sus órbitas. Una vez dentro del disco, el gas tira de los agujeros negros, haciéndolos girar en espiral más cerca del agujero negro supermasivo central. Si los agujeros negros más pequeños pasan lo suficientemente cerca el uno del otro, el gas los une rápidamente causando una fusión y una explosión de ondas gravitacionales que puedenser detectado por el Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory LIGO en los Estados Unidos y el detector Virgo con base en Europa.
El nuevo trabajo de McKernan, Ford y colaboradores del Instituto de Tecnología de California, el Laboratorio de Propulsión a Chorro, la Universidad de Edimburgo, la Universidad de Columbia y la Universidad de Florida, sugiere que puede ser posible ver el efecto de las fusiones de agujeros negros enel disco de gas. La idea: una vez que los agujeros negros se fusionan, típicamente experimentan una patada a alta velocidad aproximadamente 50 kilómetros por segundo / 112,000 millas por hora. El gas cercano intenta seguir el producto de fusión, pero golpea el disco de gas vecino causandouna colisión de choque. Si el disco de gas es lo suficientemente delgado como para dejar escapar la luz, el brillo del choque puede ser detectado con estudios del cielo del telescopio. La probabilidad de detectar el brillo del choque contra un disco ya brillante es mejor para fusiones de agujeros negros de gran masa, alrededoragujeros negros centrales de menor masa. La escala de tiempo durante la cual se libera el resplandor puede ayudar a los astrónomos a distinguir la fusión del agujero negro de las variaciones aleatorias en el gas del disco.
"LIGO ha abierto esta nueva forma de dejarnos 'escuchar' cómo dos agujeros negros se fusionan en uno; y si estamos en lo cierto, bien puede haber una forma en que podamos ver que estos eventos invisibles sucedan", dijo co-autor Nicholas Ross de la Universidad de Edimburgo: "Esto tendría profundas implicaciones para la forma en que estudiamos los agujeros negros y para la cosmología observacional".
El coautor Matthew Graham de Caltech agrega: "Tenemos muchos telescopios, como ZTF [Zwicky Transient Facility], que ahora cubre grandes regiones del cielo todas las noches. Si hay una contraparte óptica, deberíamos verlo; si no encontramos ninguno, eso también nos dice algo interesante "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Museo Americano de Historia Natural . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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