Las ondas gravitacionales pueden forjarse en el corazón galáctico

Las ondas gravitacionales pueden ser producidas por la interacción de agujeros negros ubicados en el centro de la mayoría de las galaxias, incluida la nuestra.

Es la conclusión de un nuevo estudio dirigido por el estudiante de doctorado Joseph Fernández, en la Universidad John Moores de Liverpool. Este investigador expone el trabajo en la Semana Europea de Astronomía y Ciencia Espacial, que se celebra en dicha ciudad inglesa.

Las ondas gravitacionales son pequeñas ondas en el espacio-tiempo que se extienden por todo el universo. Cuando hay un cambio en la presión del aire en la Tierra, este cambio se mueve hacia afuera en forma de ondas de sonido. Análogamente, cuando los pares de objetos compactos, como los agujeros negros o estrellas de neutrones, forman binarios y giran uno alrededor del otro, el campo gravitatorio a su alrededor cambia, produciendo ondas gravitacionales que también se mueven hacia afuera.

Este fenómeno fue predicho por Albert Einstein en 1915. Se predijo que la amplitud de estas ondas sería tan pequeña que Einstein pensó que nunca serían detectadas. Sin embargo, en 2015, un siglo después de hacer la predicción, se observaron las ondas directamente por primera vez. Se originaron a partir de un par de agujeros negros masivos estelares (alrededor de 30 veces la masa del Sol cada uno), que cayeron juntos, y finalmente se fusionaron.

Desde entonces, se ha informado que otras cuatro observaciones confirmadas de ondas gravitacionales provienen de estos sistemas, y con las mejoras LIGO y VIRGO actualmente en curso, los astrónomos esperan ver muchas más en el futuro cercano. Estas observaciones muestran que las fusiones de agujeros negros son un lugar común en el Universo.

Sin embargo, los expertos todavía no están seguros de cómo se forman estos tipos de sistemas binarios. Esto se debe a que necesitan estar en órbitas muy cercanas o muy excéntricas para colapsar de tal forma que las ondas gravitacionales sean observables.

Fernández y sus colegas han demostrado que las órbitas de los sistemas binarios se pueden cambiar por el agujero negro que se encuentra en el centro de la mayoría de las galaxias, incluida la nuestra, informa phys.org.

Un agujero negro masivo resulta en campos gravitacionales muy intensos y física extrema. Si un binario compacto tuviera un encuentro cercano con uno, entonces en la mayoría de los casos se rompería y sus agujeros negros o estrellas componentes se separarían. Sin embargo, no es siempre así.

Los binarios pueden emerger del encuentro de mareas sin interrupción bajo ciertas condiciones, con sus órbitas sufriendo modificaciones severas. Mediante el uso de simulaciones de Monte Carlo, Fernández ha demostrado que los sistemas binarios supervivientes de agujeros negros pueden volverse rígidos y excéntricos, reduciendo el tiempo de fusión en más de un factor de 100 en el 10 por ciento de los casos.

Esto podría ser suficiente para obligar a los binarios que no se fusionarían dentro de la vida del Universo a hacerlo antes, lo que llevaría a ondas gravitacionales observables. Este proceso también puede cambiar el plano orbital del sistema binario, haciendo que BH orbite en la dirección opuesta a sus condiciones iniciales. Esto puede conducir a valores de giro negativos efectivos, que podrían usarse para distinguir este mecanismo de otros.

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