Todos los agujeros negros son el resultado de una actividad muy violenta. Sin embargo, hay personas para quienes los métodos conocidos no son suficientes. Ahora un equipo internacional de científicos ha descubierto cómo se forman los agujeros negros más masivos del universo. Es un proceso tan violento que requiere un enorme cúmulo de estrellas que lo sostenga.
Dos grupos de agujeros negros. Este equipo de científicos ha analizado el Catálogo transitorio de ondas gravitacionales LIGO-Virgo-KAGRA (GWTC4), que contiene 153 pruebas de fusiones de agujeros negros de ondas gravitacionales. Al analizar todos los datos disponibles centrándose en el giro de los agujeros negros, descubrieron que todos ellos se pueden dividir en dos grandes grupos. Por un lado, los agujeros negros de menor masa que se formaron a partir del colapso de una estrella ordinaria. Por otro lado, los agujeros negros muy masivos se forman mediante fusiones secundarias en las proximidades de densos cúmulos estelares.
Bien, ahora que lo entiendes.. Generalmente agujeros negros surgir cuando colapsa una estrella muy masiva que ya se ha quedado sin combustible. Esto da como resultado una explosión en la que las capas exteriores de la estrella son expulsadas, dejando sólo un núcleo muy denso. Es tan denso que crea una gran atracción y nada puede escapar. Por otro lado, existen agujeros tan grandes que no son adecuados para este procedimiento. Se cree que son agujeros negros de segunda generación. Es decir, dos agujeros negros se fusionan y luego el resultado se fusiona con otro agujero negro, haciéndolo mucho más grande. Este sería el segundo grupo descubierto en el catálogo de GWTC4.
Algo no cuadra. Este proceso de fusión de agujeros negros es tan violento que el resultado saldría disparado como un cohete justo después de la primera fusión. Para que permanezca en su lugar y se fusione con un tercer agujero negro, se necesita algo que lo mantenga en su lugar. Estos científicos han descubierto que se trata de cúmulos de estrellas densamente poblados. Hay tantas estrellas en ellos que la atracción gravitacional de todas ellas mantiene al agujero negro en su lugar.
¿Y qué tiene que ver el giro con eso? El giro es un parámetro relacionado con el giro de los agujeros negros. En la formación tradicional, el giro es predecible y está perfectamente alineado con la estrella que creó el agujero negro. En cambio, cuando se forman mediante un proceso tan violento como estas fusiones sucesivas, el giro adquiere una dirección aleatoria, pero un valor predecible a partir de la suma de los giros de los agujeros negros restantes. Por lo tanto, estos científicos vieron que todos los datos eran consistentes con esta hipótesis: fusiones sucesivas alrededor de un cúmulo estelar muy poblado.
Una zona prohibida. Por otro lado, estos científicos encontraron una franja prohibida de tamaño estelar donde no se podían formar agujeros negros. Los hay pequeños o grandes, pero no medianos. Aunque esto era algo que se sospechaba, los datos completos que obtuvieron dan un giro a lo que se sabe sobre cómo se forman los agujeros negros.
Relación con la física nuclear. Tal y como explican estos científicos, este límite de masa establecido parece estar relacionado con una serie de reacciones nucleares que tienen lugar en el interior de las estrellas. Las reacciones nucleares estelares son fusiones nucleares. Los humanos hemos aprendido a controlar la fisión nuclear, pero plantea riesgos que podrían resolverse si también domináramos la fusión nuclear. Ha sido un desafío complicado hasta ahora, pero quizás estos nuevos conocimientos adquiridos gracias al análisis de las ondas gravitacionales puedan arrojar un poco más de luz sobre esta investigación. Todo suma.
Imagen | NASA, ESA, STScI y A. Sarajedini (Universidad de Florida)/NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI)
En | Lo que sucede cuando caes en un agujero negro se explica fácilmente en una alucinante simulación de la NASA