Las complejas vidas pasadas de bastantes agujeros negros

Una nueva investigación revela que para un porcentaje significativo de agujeros negros, su historia es mucho más compleja que simplemente la de haber sido una estrella y luego haberse convertido en agujero negro tras una explosión de supernova.

Este estudio lo ha llevado a cabo un equipo encabezado por Cailin Plunkett, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Estados Unidos.

Cuando una estrella muere estallando en supernova, nace un agujero negro. Esta ha sido la explicación clásica del origen de la mayoría de los agujeros negros. Al final de la vida de una estrella masiva, sus capas exteriores estallan generando una brillante supernova, mientras que su núcleo se derrumba sobre sí mismo, alcanzando una densidad colosal y formándose así un agujero negro.

Diversos descubrimientos en años recientes, efectuados gracias a los detectores de ondas gravitacionales, han revelado cientos de fusiones entre agujeros negros en todas partes del universo. Antes se creía que casi todos provenían directamente de supernovas. Pero los agujeros negros también pueden surgir de otros agujeros negros más pequeños. Los productos de fusiones anteriores de agujeros negros pueden, en principio, fusionarse de nuevo, creando agujeros negros sucesivamente más masivos. Esta vía alternativa, en la que los agujeros negros dan origen a otros agujeros negros, se conoce como «fusión jerárquica».

Recreación artística del concepto de formación jerárquica de agujeros negros. Dos agujeros negros se fusionan en uno y este a su vez se fusiona con otro. Los agujeros negros resultantes son cada vez más masivos. (Ilustración: LIGO / Caltech / MIT / R. Hurt / IPAC. CC BY-NC-ND 3.0)

Ahora, Plunkett y sus colegas han descubierto que un buen número de agujeros negros que se fusionan en uno solo podrían haberse formado previamente por otra fusión entre agujeros negros.

Los autores del estudio realizaron un nuevo análisis de datos recientes obtenidos por los observatorios de ondas gravitacionales LIGO, Virgo y KAGRA, sobre 155 pares de agujeros negros binarios, y han determinado que aproximadamente el 14 por ciento de los agujeros negros que se acaban fusionando con otro podrían ser, de hecho, agujeros negros de segunda generación, o sea formados a partir de la fusión previa de dos agujeros negros más pequeños.

Los resultados del nuevo estudio sugieren que la fusión jerárquica repetida es una vía significativa para la formación de agujeros negros en el universo.

Parece lógico suponer que las fusiones jerárquicas tienden a ocurrir preferentemente en entornos estelares densos, donde hay estrellas masivas que están tan cerca unas de otras que cuando su vida estelar acaba con una supernova, los agujeros negros resultantes están lo suficientemente cerca unos de otros como para fusionarse entre sí con cierta facilidad y formar agujeros negros de segunda generación.

El estudio se titula “Signatures of a subpopulation of hierarchical mergers in the GWTC-4 gravitational-wave dataset”. Y se ha publicado en la revista académica Physical Review Letters. (Fuente: NCYT de Amazings)