Cuando dos agujeros negros entran en espiral uno alrededor del otro y acaban colisionando, emiten ondas gravitacionales, ondulaciones en el espacio y el tiempo que pueden detectarse con instrumentos extremadamente sensibles en la Tierra. Dado que los agujeros negros y las fusiones de agujeros negros son completamente oscuros, estos eventos son invisibles para los telescopios y otros instrumentos de detección de luz utilizados por los astrónomos. Sin embargo, los teóricos han ideado cómo una fusión de agujeros negros podría producir una señal luminosa provocando la irradiación de material cercano.
Ahora, los científicos que utilizan la Instalación de Transitorios Zwicky (ZTF) de Caltech, situada en el Observatorio Palomar, cerca de San Diego, pueden haber detectado lo que podría ser precisamente un escenario de este tipo. De confirmarse, sería la primera llamarada de luz conocida de un par de agujeros negros en colisión.
La fusión fue identificada el 21 de mayo de 2019 por dos detectores de ondas gravitacionales -el Observatorio de Ondas Gravitacionales por Interferómetro Láser (LIGO) de la Fundación Nacional de la Ciencia y el detector europeo Virgo- en un evento llamado GW190521g. Esa detección permitió a los científicos del ZTF buscar señales de luz en el lugar donde se originó la señal de ondas gravitacionales. Estos detectores de ondas gravitacionales también han detectado fusiones entre objetos cósmicos densos llamados estrellas de neutrones, y los astrónomos han identificado emisiones de luz procedentes de esas colisiones.
Los resultados del ZTF se describen en un nuevo estudio publicado en la revista Physical Review Letters. Los autores plantean la hipótesis de que los dos agujeros negros asociados, cada uno varias docenas de veces más masivo que el Sol, orbitaban alrededor de un tercer agujero negro supermasivo que tiene millones de veces la masa del Sol y está rodeado por un disco de gas y otros materiales. Cuando los dos agujeros negros más pequeños se fusionaron, formaron un nuevo agujero negro más grande que habría experimentado una patada y salido disparado en una dirección aleatoria. Según el nuevo estudio, podría haber atravesado el disco de gas, provocando su iluminación.
«Esta detección es extremadamente emocionante», dijo Daniel Stern, coautor del nuevo estudio y astrofísico del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California, que es una división de Caltech. Hay mucho que podemos aprender sobre estos dos agujeros negros en fusión y el entorno en el que se encontraban basándonos en esta señal que crearon de forma inadvertida». Así que la detección por parte de ZTF, junto con lo que podemos aprender de las ondas gravitacionales, abre una nueva vía para estudiar tanto las fusiones de agujeros negros como estos discos alrededor de los agujeros negros supermasivos».
Los autores señalan que, aunque concluyen que la llamarada detectada por ZTF es probablemente el resultado de una fusión de agujeros negros, no pueden descartar completamente otras posibilidades.
Para saber más, lea el comunicado de prensa de Caltech.