Dispara un rifle y el retroceso podría derribarte. Fusionar dos agujeros negros en un sistema binario, y la pérdida de impulso da un retroceso similar, una "patada", al agujero negro fusionado.

"Para algunos binarios, la patada puede alcanzar hasta 5000 kilómetros por segundo, que es mayor que la velocidad de escape de la mayoría de las galaxias, "dijo Vijay Varma, astrofísico en el Instituto de Tecnología de California y miembro inaugural entrante de Klarman en la Facultad de Artes y Ciencias de la Universidad de Cornell.

Varma y sus colegas investigadores han desarrollado un nuevo método que utiliza mediciones de ondas gravitacionales para predecir cuándo permanecerá un agujero negro final en su galaxia anfitriona y cuándo será expulsado. Tales mediciones podrían proporcionar una pieza crucial faltante del rompecabezas detrás del origen de los agujeros negros pesados, dijo Varma, además de ofrecer información sobre la evolución de las galaxias y pruebas de relatividad general. Es el autor principal de "Extraer el retroceso gravitacional de las señales de fusión de agujeros negros, "publicado el 13 de marzo en Cartas de revisión física y es coautor con Maximiliano Isi y Sylvia Biscoveanu del Instituto de Tecnología de Massachusetts.

Mientras los agujeros negros orbitan en un sistema binario, sus ondas gravitacionales llevan energía y momento angular, lo que hace que el sistema binario se contraiga a medida que gira en espiral hacia adentro. Cuando un sistema tiene asimetrías, como masas desiguales, las ondas gravitacionales no se emiten por igual en todas las direcciones, lo que provoca una pérdida neta de momento lineal, resultando en un retroceso. La mayor parte de ese retroceso ocurre cerca de la fusión, lo que puede resultar en una patada lo suficientemente grande como para extraer el agujero negro recién fusionado de su galaxia anfitriona.

Los modelos de los investigadores se basan en simulaciones de supercomputadoras que resuelven numéricamente las ecuaciones de la relatividad general de Einstein. Las simulaciones se realizaron como parte de un esfuerzo de investigación más amplio en el marco de la colaboración Simulating eXtreme Spacetimes (SXS) que incluye grupos de investigación de Caltech y Cornell. Saul Teukolsky, Hans A. Bethe, profesor de Física de Cornell, sirve como líder del grupo.

"Esta investigación muestra cómo las señales de ondas gravitacionales se pueden utilizar para aprender sobre los fenómenos astrofísicos de una manera inesperada, ", dijo Teukolsky." Se creía que tendríamos que esperar más de una década para que los detectores fueran lo suficientemente sensibles para hacer este tipo de trabajo, pero esta investigación muestra que, de hecho, podemos hacerlo ahora, ¡muy emocionante! "

Si bien las señales de ondas gravitacionales disponibles públicamente anunciadas por LIGO y Virgo no eran lo suficientemente fuertes para una buena medición del retroceso, según los autores, a medida que estos detectores mejoren en los próximos años, este método podrá medir de forma fiable la patada.