Cuando dos agujeros negros giran alrededor del otro y finalmente chocan, envían ondas en el espacio y el tiempo llamadas ondas gravitacionales. Porque los agujeros negros no emiten luz, no se espera que estos eventos brillen con ondas de luz, o radiación electromagnética. Centro de Graduados, Los astrofísicos de CUNY K. E. Saavik Ford y Barry McKernan han propuesto formas en las que una fusión de agujeros negros podría explotar con luz. Ahora, por primera vez, los astrónomos han visto evidencia de uno de estos escenarios de producción de luz. Sus hallazgos están disponibles en los números actuales de Cartas de revisión física .

Un equipo formado por científicos del Centro de Graduados, CUNY; Zwicky Transient Facility (ZTF) de Caltech; Municipio de Manhattan Community College (BMCC); y el Museo Americano de Historia Natural (AMNH) vieron lo que parece ser un destello de luz de un par de agujeros negros que se fusionan. El evento (llamado S190521g) fue identificado por primera vez por el Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser (LIGO) de la National Science Foundation (NSF) y el detector europeo Virgo el 21 de mayo. 2019. A medida que los agujeros negros se fusionaron, agitando el espacio y el tiempo, enviaron ondas gravitacionales. Poco después, Los científicos de ZTF, que se encuentra en el Observatorio Palomar cerca de San Diego, revisaron sus grabaciones del mismo evento y detectaron lo que podría ser un destello de luz proveniente de los agujeros negros en fusión.

"En el centro de la mayoría de las galaxias acecha un agujero negro supermasivo. Está rodeado por un enjambre de estrellas y estrellas muertas, incluidos los agujeros negros, "dijo el coautor del estudio Ford, un profesor del Centro de Graduados, BMCC y AMNH. "Estos objetos pululan como abejas enojadas alrededor de la monstruosa abeja reina en el centro. Pueden encontrar parejas gravitacionales brevemente y emparejarse, pero generalmente pierden a sus parejas rápidamente debido a la danza loca. Pero en el disco de un agujero negro supermasivo, el gas que fluye convierte el mosh pit del enjambre en un minueto clásico, organizar los agujeros negros para que puedan emparejarse, " ella dice.

Una vez que los agujeros negros se fusionan, el nuevo, El agujero negro ahora más grande experimenta una patada que lo envía en una dirección aleatoria, y atraviesa el gas del disco. "Es la reacción del gas a esta bala veloz lo que crea una llamarada brillante, visible con telescopios, "dijo el coautor McKernan, profesor de astrofísica en The Graduate Center, BMCC y AMNH.

"Este agujero negro supermasivo estuvo burbujeando durante años antes de esta llamarada más abrupta, "dijo el autor principal del estudio, Matthew Graham, profesor investigador de astronomía en Caltech y científico del proyecto de ZTF. "El destello ocurrió en la escala de tiempo correcta, y en el lugar correcto, coincidir con el evento de ondas gravitacionales. En nuestro estudio, llegamos a la conclusión de que la llamarada es probablemente el resultado de una fusión de agujeros negros, pero no podemos descartar completamente otras posibilidades ".

"ZTF se diseñó específicamente para identificar nuevos raro, y tipos variables de actividad astronómica como esta, ", dijo Ralph Gaume, Director de la División de Ciencias Astronómicas de la NSF." El apoyo de la NSF a la nueva tecnología continúa expandiendo la forma en que podemos rastrear tales eventos ".

Se predice que tal destello comenzará días o semanas después del chapoteo inicial de ondas gravitacionales producidas durante la fusión. En este caso, ZTF no captó el evento de inmediato, pero cuando los científicos regresaron y examinaron imágenes de archivo ZTF meses después, encontraron una señal que comenzó días después del evento de ondas gravitacionales de mayo de 2019. ZTF observó que la llamarada se desvanecía lentamente durante un mes.

Los científicos intentaron obtener una visión más detallada de la luz del agujero negro supermasivo, llamado espectro, pero cuando miraron, la llamarada ya se había desvanecido. Un espectro habría ofrecido más apoyo a la idea de que la llamarada provino de la fusión de agujeros negros dentro del disco del agujero negro supermasivo. Sin embargo, los investigadores dicen que pudieron descartar en gran medida otras posibles causas del brote observado, incluyendo una supernova o un evento de interrupción de las mareas, que ocurre cuando un agujero negro esencialmente se come una estrella.

Qué es más, el equipo dice que no es probable que la llamarada provenga de los rumores habituales del agujero negro supermasivo, que se alimenta regularmente de su disco circundante. Usando la encuesta de transitorios en tiempo real de Catalina, dirigido por Caltech, pudieron evaluar el comportamiento del agujero negro durante los últimos 15 años, y encontró que su actividad era relativamente normal hasta mayo de 2019, cuando de repente se intensificó.

"Los agujeros negros supermasivos como este tienen destellos todo el tiempo. No son objetos silenciosos, pero el momento Talla, y la ubicación de esta bengala fue espectacular, "dijo el coautor Mansi Kasliwal (MS '07, Doctor. '11), profesor asistente de astronomía en Caltech. "La razón por la que buscar llamaradas como esta es tan importante es que ayuda enormemente con cuestiones de astrofísica y cosmología. Si podemos hacer esto de nuevo y detectar la luz de las fusiones de otros agujeros negros, entonces podremos identificar las casas de estos agujeros negros y aprender más sobre sus orígenes ".

El agujero negro recién formado debería causar otro brote en los próximos años. El proceso de fusión le dio al objeto una patada que debería hacer que ingresara nuevamente al disco del agujero negro supermasivo. produciendo otro destello de luz que ZTF debería poder ver.

El papel se titula, "Una contraparte electromagnética candidata al evento de onda gravitacional de fusión de agujero negro binario GW190521g".