Cuando dos agujeros negros giran en espiral alrededor del otro y finalmente chocan, envían ondas en el espacio y el tiempo llamadas ondas gravitacionales. Debido a que los agujeros negros no emiten luz, no se espera que estos eventos brillen con ondas de luz o radiación electromagnéticaEl Centro de Graduados, los astrofísicos de CUNY KE Saavik Ford y Barry McKernan han postulado formas en que una fusión de agujeros negros podría explotar con luz. Ahora, por primera vez, los astrónomos han visto evidencia de uno de estos escenarios productores de luz. Sus hallazgos están disponibles.en los números actuales de Cartas de revisión física .
Un equipo formado por científicos del Centro de Graduados, CUNY; Centro Transitorio Zwicky de Caltech ZTF; Borough of Manhattan Community College BMCC; y el Museo Americano de Historia Natural AMNH descubrieron lo que parece ser un destello de luzde un par de agujeros negros coalescentes. El evento llamado S190521g fue identificado por primera vez por el Observatorio de Ondas Gravitacionales con Interferómetro Láser LIGO de la National Science Foundation NSF y el detector Virgo Europeo el 21 de mayo de 2019. A medida que los agujeros negros se fusionaron, moviendo el espacio y el tiempo, enviaron ondas gravitacionales. Poco después, los científicos de ZTF, que se encuentra en el Observatorio Palomar cerca de San Diego, revisaron sus grabaciones del mismo evento y descubrieron lo que podría ser un destello de luz que se aproximaba.de los agujeros negros que se unen.
"En el centro de la mayoría de las galaxias acecha un agujero negro supermasivo. Está rodeado por un enjambre de estrellas y estrellas muertas, incluidos los agujeros negros", dijo el coautor del estudio Ford, profesor del Centro de Graduados, BMCC y AMNH. "Estos objetospululan como abejas furiosas alrededor de la monstruosa abeja reina en el centro. Pueden encontrar parejas gravitacionales brevemente y emparejarse, pero generalmente pierden a sus parejas rápidamente en el baile loco. Pero en un disco de agujero negro supermasivo, el gas que fluye convierte el pozo de mosh delenjambre a un minueto clásico, organizando los agujeros negros para que puedan emparejarse ", dice ella.
Una vez que los agujeros negros se fusionan, el nuevo agujero negro, ahora más grande, experimenta una patada que lo envía en una dirección aleatoria, y atraviesa el gas en el disco ". Es la reacción del gas a esta bala aceleradaeso crea una llamarada brillante, visible con telescopios ", dijo el coautor McKernan, profesor de astrofísica en The Graduate Center, BMCC y AMNH.
"Este agujero negro supermasivo estuvo burbujeando durante años antes de esta llamarada más abrupta", dijo el autor principal del estudio, Matthew Graham, profesor de investigación de astronomía en Caltech y científico del proyecto para ZTF. "La erupción ocurrió en la escala de tiempo correcta,y en la ubicación correcta, para que coincida con el evento de onda gravitacional. En nuestro estudio, concluimos que la llamarada es probablemente el resultado de una fusión de agujeros negros, pero no podemos descartar por completo otras posibilidades ".
"ZTF fue diseñado específicamente para identificar tipos nuevos, raros y variables de actividad astronómica como esta", dijo el Director de la División de Ciencias Astronómicas de NSF, Ralph Gaume. "El apoyo de NSF a la nueva tecnología continúa expandiendo cómo podemos rastrear tales eventos".
Se prevé que este brote comience días o semanas después de la salpicadura inicial de ondas gravitacionales producidas durante la fusión. En este caso, ZTF no captó el evento de inmediato, pero cuando los científicos volvieron y examinaron las imágenes de archivo de ZTF mesesmás tarde, encontraron una señal que comenzó días después del evento de ondas gravitacionales de mayo de 2019. ZTF observó que la llamarada se desvaneció lentamente durante un mes.
Los científicos intentaron obtener una visión más detallada de la luz del agujero negro supermasivo, llamado espectro, pero para cuando miraron, la llama ya se había desvanecido. Un espectro habría ofrecido más apoyo para la idea de que la llamaradaprovino de la fusión de agujeros negros dentro del disco del agujero negro supermasivo. Sin embargo, los investigadores dicen que pudieron descartar en gran medida otras posibles causas de la erupción observada, incluida una supernova o un evento de interrupción de la marea, que ocurre cuando un agujero negro esencialmentecome una estrella
Además, el equipo dice que no es probable que la erupción provenga de los ruidos habituales del agujero negro supermasivo, que se alimenta regularmente de su disco circundante. Utilizando la Encuesta transitoria en tiempo real de Catalina, dirigida por Caltech, fueroncapaz de evaluar el comportamiento del agujero negro en los últimos 15 años, y descubrió que su actividad era relativamente normal hasta mayo de 2019, cuando de repente se intensificó.
"Los agujeros negros supermasivos como este tienen bengalas todo el tiempo. No son objetos silenciosos, pero el momento, el tamaño y la ubicación de esta bengala fueron espectaculares", dijo la coautora Mansi Kasliwal MS '07, PhD '11, profesor asistente de astronomía en Caltech. "La razón para buscar bengalas como esta es tan importante es que ayuda enormemente con las preguntas de astrofísica y cosmología. Si podemos hacer esto nuevamente y detectar la luz de las fusiones de otros agujeros negros, entoncespodemos clavar las casas de estos agujeros negros y aprender más sobre sus orígenes "
El agujero negro recién formado debería causar otra erupción en los próximos años. El proceso de fusión le dio al objeto una patada que debería hacer que ingrese nuevamente en el disco del agujero negro supermasivo, produciendo otro destello de luz que ZTF debería poderver.
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