Puedes contar mucho sobre la ascendencia de un ser humano de sus características generales. Un niño puede tener los ojos de su padre, la sonrisa de su madre, o tal vez incluso la calvicie de patrón masculino de su abuelo (gracias, abuelo).
Sin embargo, los agujeros negros tienen pocas características definitorias, como lo expresó el físico teórico John Wheeler «,Los agujeros negros no tienen cabello«(Al igual que su humilde autor). Por supuesto, sin embargo, probar la paternidad de un niño en función de las características físicas es demasiado subjetivo, ahí es generalmente donde entran las pruebas de ADN. Dichas pruebas pueden ofrecer una forma mucho más científica de verificar el linaje de una persona, Y una nueva investigación sugiere una prueba de ascendencia análoga para agujeros negros.
Sin embargo, en lugar de confiar en un hisopo de mejilla o un poco de sangre, estas pruebas de ADN cósmicas utilizan pequeñas ondas en la tela de espacio espacial llamado ondas gravitacionales, propuestas por primera vez por Albert Einstein hace 110 años.
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Un equipo de científicos, dirigido por investigadores de la Universidad de Cardiff, descubrió que la ascendencia de los agujeros negros supermasivos que se forman desde una cadena de fusión de agujeros negros progenitores progresivamente más grandes podrían ocultarse en sus rotaciones o «espinas».
Además, el método del equipo sugiere que los patrones de giro de estos agujeros negros podrían revelar la región del espacio en la que nacieron. ¡Incluso las pruebas de ADN humanas no pueden decirte en qué hospital fue entregado un bebé!
Las ondas gravitacionales, detectadas por instalaciones como el Observatorio de onda gravitacional del interferómetro láser (LIGO) y el Observatorio Virgo, podrían usarse para «leer» esta información como la escritura en un certificado de nacimiento.
«Nuestro estudio nos brinda una forma poderosa e impulsada por los datos para identificar los orígenes de un historial de formación de un agujero negro, que muestra que la forma en que gira es un fuerte indicador de que pertenece a un grupo de agujeros negros de alta masa, que se forman en densamente Clusters estrella poblados donde pequeños agujeros negros chocan y se fusionan repetidamente «, miembro del equipo e investigador de la Universidad de Cambridge, Isobel Romero-Shaw. dijo en un comunicado.
Árboles familiares de agujeros negros
Black Hole Ancestry se convirtió en una pregunta curiosa para los científicos cuando descubrieron que algunos agujeros negros son demasiado masivos para haber sido generados por la forma habitual: a través de una estrella moribunda.
Los agujeros negros de masa estelar con masas entre 10 y 100 veces que el del sol nacen cuando las estrellas mucho más masivas que el sol se queda sin combustible necesario para la fusión nuclear en sus núcleos. Posteriormente, estas estrellas colapsan bajo la influencia de su propia gravedad.
Sin embargo, los agujeros negros supermasivos tienen masas equivalentes a millones o incluso miles de millones de sol. Ninguna estrella única puede colapsar para formar un agujero negro tan masivo, lo que lleva a la teoría que se forman a partir de fusiones de agujeros negros más pequeños.
LIGO y Virgo realizó la primera detección de ondas gravitacionales de fusionar agujeros negros en 2015, 100 años después de que Einstein los predijo en su teoría de la gravedad, conocida como relatividad general. Esto y la riqueza de fusiones «escuchadas» por estas instalaciones desde entonces han ayudado a confirmar esta teoría de «crecimiento por fusión».
La relatividad general predice que los objetos con masa hacen que el tejido del espacio y el tiempo, o la hora espacial, se «deforman». La gravedad surge de esta deformación.
Einstein también predijo que cuando los objetos se aceleran en el espacio -tiempo, esto causa ondas que irradian hacia afuera a la velocidad de la luz. Sin embargo, estas llamadas ondas gravitacionales solo son detectables cuando los objetos involucrados son realmente masivos, y los agujeros negros se ajustan a la factura. La fusión de los agujeros negros está intrínsecamente vinculada a la emisión de ondas gravitacionales.
Una vez que los agujeros negros están lo suficientemente juntos como para formar un binario mientras giran entre sí, esta aceleración constante (la aceleración es un cambio en la velocidad y Dirección, por lo que el movimiento circular representa la aceleración perpetua) establece la tela del zumbido de espacio -tiempo con ondas gravitacionales.
A medida que estos sistemas binarios emiten ondas gravitacionales, esas ondas en el espacio -tiempo transportan el momento angular. Esto hace que el binario se apriete. En otras palabras, los agujeros negros se acercan.
Esto hace que los agujeros negros binarios emitan ondas gravitacionales más rápido y más rápido o en frecuencias crecientes, lo que significa que se acercan cada vez más. Esto continúa hasta que la gravedad mutua de estos agujeros negros se hace cargo y son forzados, colisionados y fusionados.
Esta fusión crea un agujero negro hija que es más masivo que el total de sus padres, pero no el total de sus masas debido a una pérdida de masa en un «grito» de ondas gravitacionales de alta frecuencia.
«A medida que observamos más fusiones de agujeros negros con detectores de olas gravitacionales como Ligo y Virgo, se vuelve cada vez más claro que los agujeros negros exhiben diversas masas y giros, lo que sugiere que pueden haber formado de diferentes maneras», líder del equipo Fabio Antonini de la Escuela de Física de la Universidad de Cardiff y la astronomía dijo en el comunicado. «Sin embargo, identificar cuál de estos escenarios de formación es más común ha sido un desafío».
Para desentrañar este misterio, el equipo analizó los datos sobre 69 eventos de ondas gravitacionales detectados por Ligo y Virgo.
Lo que encontraron fue que el giro de un agujero negro cambia cuando ese agujero negro alcanza una cierta masa. Esto representa un umbral de masa claro en el que el giro de los agujeros negros cambia constantemente. El patrón descubierto por el equipo corresponde con modelos que sugieren que los agujeros negros crecen a través de colisiones repetidas en grupos de estrellas densamente llenos.
Usando los hallazgos, los científicos ahora pueden refinar las técnicas de modelado de computadora utilizadas para simular la formación y el crecimiento de los agujeros negros.
Cuando se detectan señales de onda gravitacional futuras por instalaciones como Ligo, Virgo, el observatorio de onda gravitacional subterránea propuesta conocido como el telescopio Einstein, y el próximo detector de ondas gravitacionales basadas en el espacio LISA (antena espacial del interferómetro láser), se pueden usar tales modelos refinados para usar. Mejor interpretar estas señales.
«La colaboración con otros investigadores y el uso de métodos estadísticos avanzados ayudará a confirmar y expandir nuestros hallazgos, especialmente a medida que avanzamos hacia detectores de próxima generación», dijo el miembro del equipo e investigador de la Universidad de Chicago Thomas Callister en el comunicado. «El telescopio Einstein, por ejemplo, podría detectar agujeros negros aún más masivos y proporcionar información sin precedentes sobre sus orígenes».
La investigación del equipo se publicó el martes (7 de enero) en la revista Cartas de revisión física.
Publicado originalmente en Space.com.
