Los científicos se están familiarizando con los agujeros negros que chocan en la noche. En 2015, el Observatorio de Ondas Gravitacionales con Interferómetro Láser (o LIGO) hizo historia al detectar los ruidos en el espacio-tiempo causados ​​por la colisión de dos agujeros negros en una galaxia muy, muy lejana. Esta primera detección confirmó la existencia de agujeros negros binarios de masa estelar, o aquellos nacidos de espectaculares muertes de supernovas en estrellas masivas. Desde entonces, hemos detectado varias otras fusiones (¡además de una fusión extra de estrellas de neutrones!).

Ahora, en una investigación publicada el 10 de abril de 2018 en la revista Physical Review Letters, los investigadores sugieren que es probable que los agujeros negros se fusionen repetidamente para producir agujeros negros que son demasiado masivos para ser producidos por una sola estrella. Y los cúmulos de estrellas globulares podrían ser el vecindario perfecto para que tales objetos se formen y fusionen, una y otra vez.

"Creemos que estos cúmulos se formaron con cientos a miles de agujeros negros que rápidamente se hundieron en el centro", dijo Carl Rodríguez, del MIT y el Instituto Kavli de Astrofísica e Investigación Espacial, en un comunicado. "Este tipo de cúmulos son esencialmente fábricas de binarios de agujeros negros, donde hay tantos agujeros negros colgando en una pequeña región del espacio que dos agujeros negros podrían fusionarse y producir un agujero negro más masivo. Entonces ese nuevo agujero negro puede Encuentra otro compañero y únete de nuevo."

LIGO aún no se ha dado cuenta de ninguna de estas "fusiones de segunda generación". Todas las fusiones detectadas hasta la fecha han involucrado agujeros negros de masa estelar (aquellos probablemente formados por estrellas masivas individuales). Sin embargo, si en el futuro se detectaran las ondas gravitacionales de una fusión de un agujero negro de 50 veces la masa de nuestro Sol, esto sería una fuerte evidencia para sugerir la fusión repetida de agujeros negros. Y eso sería emocionante.

"Si esperamos lo suficiente, eventualmente LIGO verá algo que sólo podría haber venido de estos cúmulos de estrellas, porque sería más grande que cualquier cosa que se pueda obtener de una sola estrella", añadió Rodríguez.

La mayoría de las galaxias albergan cúmulos globulares, y se encuentran más cúmulos en galaxias más grandes. Por lo tanto, las galaxias elípticas masivas pueden albergar decenas de miles de cúmulos, mientras que la Vía Láctea tiene aproximadamente 200, y el más cercano se encuentra a 7.000 años luz de la Tierra. Estos cúmulos contienen estrellas antiguas, todas apiñadas en un pequeño volumen, por lo que las condiciones son propicias para que cualquier agujero negro dentro de estos cúmulos caiga al centro y se acople con cualquier otro agujero negro que pueda estar al acecho.

¿Deberían dos agujeros negros Se acercan unos a otros después de caer desde diferentes partes de un cúmulo, los cálculos de relatividad sugieren que emitirán ondas gravitacionales, minando así la energía de su movimiento a través del cúmulo. Esto haría que los agujeros negros se desaceleraran y comenzaran a entrar en espiral, estableciéndose finalmente en una órbita binaria uno alrededor del otro. Entonces sus destinos están sellados. Ambos agujeros negros continuarán emitiendo ondas gravitacionales, lo que hará que su órbita se reduzca hasta que ambos colisionen, se fusionen y exploten con una poderosa onda gravitacional que se alejaría a la velocidad de la luz. Este agujero negro recién fusionado permanecería dentro del cúmulo esperando a que pase otro agujero negro y comience la danza binaria una vez más.

Sin embargo, cuando el equipo de Rodríguez realizó las simulaciones, asumieron que los agujeros negros fusionados estaban girando rápidamente y los resultados fueron, bueno, bastante balísticos.

"Si los dos agujeros negros giran cuando se fusionan, el agujero negro que crean emitirá ondas gravitacionales en una única dirección preferida, como un cohete, creando un nuevo agujero negro que puede dispararse a una velocidad de hasta 5.000 kilómetros por segundo, por lo que, increíblemente rápido", dijo Rodríguez. "Sólo hace falta un impulso de unas pocas decenas o cien kilómetros por segundo para escapar de uno de estos grupos."

Según esta lógica, si los agujeros negros fusionados son expulsados ​​de los cúmulos, no podrán fusionarse nuevamente. Pero, después de analizar el giro típico de los agujeros negros detectados por LIGO, el equipo descubrió que el giro de los agujeros negros es mucho menor, lo que significa que hay menos posibilidades de que los cúmulos suelten sus agujeros negros recién fusionados. Después de hacer esta corrección, los investigadores descubrieron que casi el 20 por ciento de los binarios de agujeros negros tendrían al menos un agujero negro formado en una fusión anterior. Y según sus cálculos, los agujeros negros de segunda generación deberían tener un rango de masa revelador de entre 50 y 130 masas solares. No habría otra manera de producir agujeros negros de esta masa si no fuera por las fusiones.

Entonces, por ahora les toca a los detectores de ondas gravitacionales del mundo encontrar una señal producida por un agujero negro de segunda generación.

Ahora eso es interesante

Según la Agencia Espacial Europea, se cree que el cúmulo globular de estrellas NGC 362 de la Vía Láctea tiene entre 10 y 11 mil millones de años. La propia galaxia tiene más de 13 mil millones de años.