Los detectores de ondas gravitacionales están encontrando fusiones de agujeros negros en el universo a razón de una por semana. Si estas fusiones ocurren en un espacio vacío, los investigadores no pueden ver la luz asociada que se necesita para determinar dónde sucedieron. Sin embargo, un nuevo estudio en Las cartas del diario astrofísico , dirigido por científicos del Museo Americano de Historia Natural y la Universidad de la Ciudad de Nueva York (CUNY), sugiere que los investigadores finalmente podrían ver la luz de las fusiones de agujeros negros si las colisiones ocurren en presencia de gas.

"Con una firma ligera, Los astrónomos podrían identificar fácilmente la ubicación cósmica de estas fusiones y estudiarlas con mucho más detalle de lo que es posible en la actualidad. "dijo el autor del artículo Barry McKernan, investigador asociado en el Departamento de Astrofísica del Museo y profesor en el Borough of Manhattan Community College, CUNY, y miembro de la facultad del Centro de Graduados de CUNY.

Los agujeros negros se forman cuando mueren las estrellas masivas. Al igual que los objetos densos que se hunden en un río en la Tierra, los agujeros negros tienden a hundirse en las regiones de las galaxias donde la gravedad es más fuerte. Se cree que un gran número de agujeros negros se acumula en los centros de las galaxias, donde un mucho más grande, soltero, acecha un agujero negro supermasivo.

Si los agujeros negros pequeños individuales pasan lo suficientemente cerca unos de otros mientras orbitan, su gravedad mutua les permite emparejarse y orbitarse entre sí, mientras también orbita el agujero negro supermasivo central. Pero un segundo encuentro cercano aleatorio con otro pequeño agujero negro puede romper fácilmente ese emparejamiento.

"Entonces los agujeros negros bailan, formar y romper asociaciones, pero rara vez se acercan lo suficiente como para fusionarse, "dijo el coautor del artículo K.E. Saavik Ford, quien también es investigador asociado en el Departamento de Astrofísica del Museo y profesor en el Borough of Manhattan Community College, CUNY, y miembro de la facultad del Centro de Graduados de CUNY. "Si se produce una fusión, ocurrirá en la oscuridad, sin luz asociada ".

Esta imagen cambia si una gran masa de gas cae sobre el agujero negro supermasivo central. Esto dará como resultado un disco de gas brillante que envuelve a muchos de los agujeros negros que pululan alrededor del agujero negro supermasivo central y cambia sus órbitas. Una vez dentro del disco, los tirones de gas en los agujeros negros, haciéndolos girar en espiral más cerca del agujero negro supermasivo central. Si los agujeros negros más pequeños pasan lo suficientemente cerca unos de otros, el gas los une muy rápidamente provocando una fusión y una explosión de ondas gravitacionales que pueden ser detectadas por el Observatorio de Ondas Gravitacionales del Interferómetro Láser (LIGO) en los Estados Unidos y el detector Virgo con sede en Europa.

El nuevo trabajo de McKernan, Vado, y colaboradores del Instituto de Tecnología de California, Laboratorio de propulsión a chorro, Universidad de Edimburgo, Universidad de Colombia, y la Universidad de Florida, sugiere que es posible ver el efecto de las fusiones de agujeros negros en el disco de gas. La idea:una vez que los agujeros negros se fusionen, normalmente experimentan una patada a alta velocidad (unos 50 kilómetros por segundo / 112, 000 millas por hora). El gas cercano intenta seguir el producto de fusión, pero choca contra el gas del disco vecino provocando una colisión de choque. Si el disco de gas es lo suficientemente delgado como para dejar escapar la luz, el resplandor del impacto puede detectarse con estudios del cielo con telescopios. La probabilidad de detectar el resplandor de choque contra un disco que ya es brillante es mejor para fusiones de grandes masas de agujeros negros. alrededor de agujeros negros centrales de menor masa. La escala de tiempo durante la cual se libera el resplandor puede ayudar a los astrónomos a distinguir la fusión del agujero negro de las variaciones aleatorias en el gas del disco.

"LIGO ha abierto esta forma completamente nueva de permitirnos 'escuchar' cómo dos agujeros negros se fusionan en uno; y si estamos en lo correcto, Es posible que ahora haya una forma en que podamos ver estos eventos que de otro modo serían invisibles, ", dijo el coautor Nicholas Ross de la Universidad de Edimburgo. Esto tendría profundas implicaciones para la forma en que estudiamos los agujeros negros y la cosmología observacional".

El coautor Matthew Graham de Caltech añade:"Tenemos muchos telescopios, como ZTF [Zwicky Transient Facility], ahora cubre grandes regiones del cielo todas las noches. Si hay una contraparte óptica, deberíamos verlo; si no encontramos ninguno, eso también nos dice algo interesante ".