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Artículo publicado el 23 de febrero de 2016 en CfA

El 14 de septiembre de 2015, el observatorio LIGO detectó ondas gravitatorias procedentes de la fusión de dos agujeros negros de 29 y 36 veces la masa del Sol. Sería de esperar que un evento de este tipo fuese oscuro, pero el Telescopio Espacial Fermi detectó un estallido de rayos gamma apenas una fracción de segundo después de la señal de LIGO. Una nueva investigación sugiere que los dos agujeros negros podrían haber vivido dentro de una única estrella masiva, cuya muerte generó el estallido de rayos gamma.

“Es el equivalente cósmico de una mujer embarazada de gemelos”, dice el astrofísico de Harvard Avi Loeb del Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica (CfA).

Colliding Black Holes and Gravitational Waves

Ondas gravitatorias creadas en la colisión de dos agujeros negros Crédito: Maxwell Hamilton

Normalmente, cuando una estrella masiva alcanza las etapas finales de su vida, su núcleo colapsa en un único agujero negro. Pero si la estrella giraba muy rápidamente, su núcleo podría estirarse en forma de mancuerna y fragmentarse en dos bloques, formando cada uno de ellos su propio agujero negro.

Una estrella tan masiva como la que se necesitaría aquí, normalmente se formaría a partir de la fusión de dos estrellas menores. Y dado que las estrellas tendrían que haber girado una en torno a la otra cada vez más rápidamente conforme se acercaban la una a la otra, la estrella fusionada resultante se esperaría que girase a gran velocidad.

Tras la formación del par de agujeros negros, la envoltura exterior de la estrella caería hacia el interior. Para poder alimentar tanto las ondas gravitatorias como el estallido de rayos gamma, los agujeros negros gemelos deben haber nacido uno muy cerca del otro, con una separación inicial del orden del tamaño de la Tierra, y fusionarse en cuestión de minutos. El recién formado agujero negro se alimenta entonces de la materia incidente, consumiendo el equivalente a la materia del Sol cada segundo y lanzando chorros de material hacia el exterior que crearon el estallido.

Fermi detectó el estallido apenas 0,4 segundos después de que LIGO detectase las ondas gravitatorias, y procedente de la misma área general del cielo. Sin embargo, el satélite de rayos gamma europeo INTEGRAL no confirmó la señal.

“Incluso si la detección de Fermi fue una falsa alarma, deberían monitorizarse futuros eventos captados por LIGO buscando esta luz que los acompaña, sin importar si se originan a partir de fusiones de agujeros negros. La naturaleza siempre puede sorprendernos”, explica Loeb.

En caso de detectarse más estallidos de rayos gamma procedentes de ondas gravitatorias, ofrecerán un nuevo y prometedor método para medir las distancias cósmicas y la expansión del universo. Observando el brillo de un estallido de rayos gamma y midiendo su desplazamiento al rojo, comparándolo luego con la distancia medida de forma independiente por LIGO, los astrónomos pueden limitar con precisión los parámetros cosmológicos. “Los agujeros negros astrofísicos son mucho más simples que otros indicadores de distancia, tales como las supernovas, dado que están totalmente definidos por su masa y espín”, señala Loeb.

“Éste es un artículo que probablemente estimulará un vigoroso trabajo de seguimiento, en el periodo clave tras el descubrimiento inicial de LIGO, donde el desafío es desentrañar todas sus implicaciones. Si la historia nos sirve de guía, este enfoque de “mensajero múltiple” defendido por Loeb, usando ondas gravitatorias y radiación electromagnética, promete de nuevo una visión más profunda de la naturaleza física de la notable fuente de LIGO”, comenta Volker Bromm de la Universidad de Texas en Austin, de forma independiente.

Esta investigación se ha aceptado para su publicación en la revista The Astrophysical Journal Letters y está disponible en línea.

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