El tamaño y el giro de los agujeros negros pueden revelar información importante sobre cómo y dónde se formaron, según una nueva investigación.
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 se publica en la revista Physical Review Letters.
El equipo examinó el catálogo público de 69 eventos de ondas gravitacionales que involucran agujeros negros binarios detectados por el Observatorio de Ondas Gravitacionales por Interferometría 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 cierta masa, lo que sugiere que puede haberse producido a través de una serie de múltiples fusiones previas. Su estudio muestra cómo las mediciones de giro pueden revelar la historia de la 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, afirmó en un comunicado: "A medida que observamos más fusiones de agujeros negros con detectores de ondas gravitacionales como LIGO y Virgo, se hace cada vez más evidente que los agujeros negros presentan masas y espines diversos, lo que sugiere que pueden haberse 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 los espines de los agujeros negros cambian constantemente. Dicen que este patrón se alinea con los modelos existentes que asumen que los agujeros negros se producen a través de colisiones repetidas en cúmulos, en lugar de en otros entornos donde las distribuciones de espines son diferentes.
Este resultado respalda una firma robusta 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 en la Universidad de Cambridge, añadió: "Nuestro estudio nos proporciona una forma poderosa y basada en datos para identificar los orígenes de la historia de formación de un agujero negro, mostrando que la forma en que gira es un fuerte indicador de que pertenece a un grupo de agujeros negros de gran masa, que se forman en cúmulos estelares densamente poblados donde los agujeros negros pequeños chocan y se fusionan repetidamente entre sí".
Este estudio ayudará ahora a los astrofísicos a refinar aún más los modelos informáticos que simulan la formación de agujeros negros, lo que ayudará a dar forma a cómo se interpretarán las futuras detecciones de ondas gravitacionales.
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