El origen de los agujeros negros se revela en su giro, según un análisis de datos de ondas gravitacionales

Según una nueva investigación, el tamaño y el giro de los agujeros negros pueden revelar información importante sobre cómo y dónde se formaron.

El estudio, dirigido por científicos de la Universidad de Cardiff, pone a prueba la idea de que muchos de los agujeros negros observados por los astrónomos se han fusionado varias veces en entornos densamente poblados que contienen millones de estrellas.

el trabajo es publicado en el diario Cartas de revisión física.

El equipo examinó el catálogo público de 69 eventos de ondas gravitacionales que involucran agujeros negros binarios detectados por el Observatorio de Ondas Gravitacionales con Interferómetro Láser (LIGO) y el Observatorio Virgo en busca de pistas sobre estas fusiones sucesivas, que creen que crean agujeros negros con patrones de giro distintivos.

Descubrieron que el giro de un agujero negro cambia cuando alcanza una determinada masa, lo que sugiere que puede haber sido producido a través de una serie de múltiples fusiones previas. Su estudio muestra cómo las mediciones de espín pueden revelar la historia de formación de un agujero negro y ofrece un paso adelante en la comprensión de los diversos orígenes de estos fenómenos astrofísicos.

El autor principal, el Dr. Fabio Antonini, de la Facultad de Física y Astronomía de la Universidad de Cardiff, dijo: «A medida que observamos más fusiones de agujeros negros con detectores de ondas gravitacionales como LIGO y Virgo, se vuelve cada vez más claro que los agujeros negros exhiben diversas masas y espines, lo que sugiere que pueden tener formado de diferentes maneras, sin embargo, identificar cuál de estos escenarios de formación es el más común ha sido un desafío».

El equipo identificó un umbral de masa claro en los datos de ondas gravitacionales donde el giro de los agujeros negros cambia constantemente. Dicen que este patrón se alinea con los modelos existentes que suponen que los agujeros negros se producen a través de colisiones repetidas en cúmulos, en lugar de en otros entornos donde las distribuciones de espín son diferentes.

Este resultado respalda una firma sólida y relativamente independiente del modelo para identificar este tipo de agujeros negros, algo que ha sido difícil de confirmar hasta ahora, según el equipo.

La Dra. Isobel Romero-Shaw, coautora y becaria postdoctoral de la Universidad de Cambridge, añadió: «Nuestro estudio nos brinda una manera poderosa, basada en datos, de identificar los orígenes de la historia de formación de un agujero negro, mostrando que la forma gira es un fuerte indicador de que pertenece a un grupo de agujeros negros de gran masa, que se forman en cúmulos de estrellas densamente poblados donde pequeños agujeros negros chocan y se fusionan repetidamente entre sí».

Este estudio ayudará ahora a los astrofísicos a perfeccionar aún más los modelos informáticos que simulan la formación de agujeros negros, ayudando a dar forma a cómo se interpretan las futuras detecciones de ondas gravitacionales.

Thomas Callister, uno de los coautores del estudio y becario postdoctoral en la Universidad de Chicago, añadió: «Colaborar con otros investigadores y utilizar métodos estadísticos avanzados ayudará a confirmar y ampliar nuestros hallazgos, especialmente a medida que avanzamos hacia los detectores de próxima generación». El Telescopio Einstein, por ejemplo, podría detectar agujeros negros aún más masivos y proporcionar información sin precedentes sobre sus orígenes».