Astrofísicos revelan el misterio de la primera onda gravitatoria jamás registrada

Lejos de la tierra, dos agujeros negros orbitan uno alrededor del otro, propagando ondas que doblan el tiempo y el espacio. La existencia de tales ondas —las ondas gravitacionales— fue predicha por Albert Einstein hace más de un siglo en base a su teoría de la relatividad general. Y, como en muchos casos, Einstein tenía razón.

El 14 de septiembre de 2015, prácticamente después de su puesta en marcha, el observatorio de ondas gravitatorias por interferometría láser LIGO registra el primer destello de ondas gravitacionales jamás detectado. Se cree que el fenómeno cosmológico fue producido por la fusión de dos agujeros negros con una masa equivalente a 65 cuerpos como el Sol. Posteriormente, LIGO registró otros cinco casos similares, también producidos, a excepción de un caso, por fusiones de agujeros negros.

La detección de aquella fusión, bautizada como GW150914, le brindó el premio Nobel de física a los cosmólogos Rainer Weiss, Barry Barish y Kip Thorne. Por otro lado, también revivió las disputas científicas sobre cómo es exactamente que pueden aparecer estas parejas de agujeros negros.

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Por un lado se encuentran los astrónomos que afirman que cada uno de los agujeros negros fusionados nace en solitario, independientemente uno del otro y solo con el paso del tiempo y con mucha suerte pueden encontrarse en el universo.

Esta teoría impone unas restricciones muy severas a la frecuencia de fusiones similares y el lugar en donde pueden ocurrir.

Pero también existe una teoría alternativa, cuyos partidarios consideran que en ciertas condiciones el crecimiento de una estrella supergigante puede crear dos centros de materia independientes en su interior, que con el tiempo literalmente la parten en dos para crear una pareja estable de agujeros negros, llamados binarios. Como prueba de esta teoría los astrónomos apuntaban al débil destello de rayos gamma proveniente de la misma dirección y al mismo tiempo que la fusión GW150914.

Para probar esta propuesta, un equipo de científicos con ayuda de supercomputadoras y herramientas de la relatividad numérica elaboró un modelo de dos agujeros negros en dicho entorno. Después de muchas horas de cálculos, los resultados indican que la fusión detectada en septiembre de 2015 no pudo haber sido causada por una pareja de agujeros negros binarios.

Resulta que la densidad del polvo cósmico que esparce una estrella colapsada frenaría cada uno de los agujeros negros, por lo que la hipotética pareja binaria se fusionaría entre 1,5 y 3 veces más rápido que lo que mostró la fusión GW150914.

"Nuestros resultados fueron sensiblemente diferentes, mostrando que si los agujeros negros se formaron en un entorno estelar de alta densidad, entonces el tiempo que tardan en fusionarse se reduce", explicó a Phys.org el físico Joseph Fedrow del Instituto Yukawa de Física Teórica de la Universidad de Kioto, jefe del grupo de estudio.

Además de arrojar luz sobre la dinámica de los agujeros negros binarios, estos resultados reafirman que las primeras ondas detectadas por LIGO provienen de agujeros negros en una región vacía del espacio que probablemente se crearon independientemente uno del otro.

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