La agitación en cúmulos estelares, origen probable de los primeros agujeros negros detectados por LIGO

Imagen del cúmulo globular de estrellas NGC 104, conocido habitualmente como 47 Tucanae, obtenida por el telescopio espacial Hubble. Es el cúmulo más brillante, detrás de Omega Centauri, y alberga decenas de miles de estrellas. Crédito: NASA, ESA, and the Hubble Heritage (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration. Agradecimiento: J. Mack (STScI) y G. Piotto (University of Padova, Italy).

Astrofísicos de la Universidad Northwestern demuestran en un estudio nuevo que sus predicciones teóricas del año pasado eran correctas: la histórica fusión de dos agujeros negros detectada el 14 de septiembre de 2015 pudo fácilmente haberse formado a través de interacciones dinámicas en el centro abarrotado de estrellas de un viejo cúmulo globular. Estos agujeros negros binarios nacen en medio de la agitación caótica de un cúmulo globular, son expulsados del cúmulo y acaban fundiéndose en un solo agujero negro. Esta teoría, conocida como de formación dinámica, es uno de los dos caminos aceptados de formación de los agujeros negros en el sistema binario detectado por el experimento Advanced LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory).

La primera detección de agujeros negros fusionándose está perfectamente de acuerdo con el modelo de formación dinámica del equipo de investigadores de Northwestern y es lo que esperarías de un cúmulo globular, afirman los científicos.


Los agujeros negros en colisión no emiten luz; sin embargo, sí expulsan una cantidad fenomenal de energía en forma de ondas gravitacionales. La primera detección de estas ondas ocurrió el 14 de septiembre de 2015 y la segunda, anunciada esta misma mañana, ocurrió tres meses después. Estos episodios han dado comienzo a una nueva era en astronomía: utilizar las ondas gravitacionales para aprender sobre el Universo".

La coalescencia de dos agujeros negros es un proceso muy violento y exótico. Frederic A. Rasio, de Northwestern, y su equipo han empleado modelos teóricos de cúmulos globulares - colecciones esféricas de hasta un millón de estrellas densamente agrupadas, comunes en el Universo - para demostrar que un cúmulo típico puede crear de manera muy natural un agujero negro binario que se fusionará y formará un agujero negro mayor. Su potente modelo por computadora predice cuántos agujeros negros en fusión puede detectar LIGO: potencialmente 100 forjados en los centros de estos densos cúmulos estelares, al año. El modelo también muestra dónde están los agujeros negros binarios del Universo, cuánto tiempo hace que se fusionaron y las masas de cada agujero negro.http://observatori.uv.es/