Un equipo internacional Un grupo de astrofísicos ha encontrado evidencia de que el universo recicla los agujeros negros, fusionándolos para formar otros aún más grandes. Las ondas gravitacionales registradas en los últimos años muestran que algunos de los agujeros negros más pesados dentro de cúmulos estelares muestran signos claros de ser agujeros negros de “segunda generación” (productos de colisiones pasadas) y, por lo tanto, no podrían haberse originado a partir del colapso de una estrella masiva.
Agujeros negros imposibles
La teoría evolutiva de las estrellas explica que, al final de la vida de las estrellas más masivas, sus núcleos se comprimen hasta formar un punto tan denso que curva el espacio-tiempo hasta el infinito. Este es el clásico agujero negro, con masas de 10 a 40 veces la del sol. También existen agujeros negros supermasivos, en el centro de las galaxias, con millones o miles de millones de masas solares, cuyo origen está relacionado con procesos ocurridos en los primeros momentos del universo.
Entre estos dos extremos se encuentra una categoría controvertida: los agujeros negros con masas entre 40 y 100 masas solares. Son demasiado pesados para nacer tras la muerte de una estrella, pero no alcanzan las dimensiones necesarias para emerger del colapso de una gigantesca nube de materia. La física estelar convencional los considera «imposibles», pero aparecen con frecuencia en las detecciones.
Los astrofísicos proponen que estos agujeros negros masivos podrían formarse mediante la fusión de dos o más objetos ultradensos más pequeños. La idea era plausible, pero necesitaba pruebas. Hasta hace relativamente poco tiempo no había forma de obtenerlo.
Entonces entraron en escena los detectores de ondas gravitacionales. Estos instrumentos utilizan láseres para medir la microdistorsión del espacio-tiempo generada por la colisión de objetos extremadamente densos. La primera detección, en 2015, confirmó una fusión entre agujeros negros. Desde entonces, cada nueva señal ha permitido caracterizar mejor estas estructuras y ha revelado que estas colisiones ocurren con mucha más frecuencia de lo que se imaginaba.
La firma de segunda generación
El estudio, publicado este mes en Nature Astronomy, analizó un catálogo transitorio de ondas gravitacionales generadas por los tres principales observatorios del mundo. La base de datos incluía 153 detecciones fiables de fusiones de agujeros negros. De ellos, 34 correspondían a objetos especialmente pesados.
Al comparar todas las señales, el equipo identificó dos poblaciones distintas. Los agujeros negros más ligeros, de hasta unas 40 masas solares, mostraron pequeños giros alineados, como se esperaba de los objetos nacidos del colapso de una estrella. Pero a partir de cierto punto, alrededor de 45 masas solares, apareció una población completamente diferente: agujeros negros más pesados, que giran rápidamente y en direcciones caóticas, una firma estadística que sólo puede surgir cuando el objeto ya ha participado en una fusión anterior.
«Esta es la firma exacta que se esperaría si los agujeros negros se fusionaran repetidamente en densos cúmulos estelares», dijo Isobel M. Romero-Shaw, coautora de la investigación, en un comunicado de la Universidad de Cardiff.
Hasta ahora los investigadores no han observado directamente ninguno de estos agujeros negros “imposibles”. No aparecen en los rayos X ni en el espectro visible, a diferencia de los supermasivos. Sin embargo, sus colisiones hacen vibrar el espacio-tiempo, y esa vibración revela masas que la física estelar no puede explicar.
Este estudio muestra que los agujeros negros más pesados se construyen en lugar de nacer. Surgen de generaciones anteriores de colisiones, ensambladas en los entornos más densos del cosmos.
Esta historia apareció originalmente en WIRED en Español y ha sido traducida del español.
