Señal luminosa detectada ante
la danza de dos agujeros negros binarios
Enredado por gravedad
y destinado a fusionar, dos agujeros negros candidatos en una galaxia distante parece
estar encerrado en una intrincada danza. Los investigadores que utilizan los
datos del Galaxy Evolution Explorer de la NASA (GALEX) y el Telescopio Espacial
Hubble han llegado con la confirmación más convincente hasta ahora de la
existencia de estos agujeros negros que se fusionan y han encontrado nuevos
detalles acerca de su señal luminosa cíclica impar.
El candidato dúo de
agujeros negros, llamado PG 1302-102, fue identificado por primera vez a
principios de este año utilizando telescopios terrestres. Los agujeros negros
son el par órbita más apretado detectado hasta ahora, con una separación no
mucho más grande que el diámetro de nuestro sistema solar. Se espera que
colisionen y se fusionen en menos de un millón de años, lo que provocaría una
explosión titánica con el poder de 100 millones de supernovas.
Los investigadores
están estudiando este par de agujeros negros para entender mejor cómo las galaxias
y los agujeros negros monstruosos se fusionan, una ocurrencia común en el
universo temprano. Pero estos eventos, son difíciles de detectar y confirmar.
PG 1302-102 es uno de
sólo un puñado de buenos binarios candidatos de agujeros negros. Fue descubierto
y reportado a principios de este año por investigadores del Instituto de
Tecnología de California en Pasadena después de examinar una señal de luz
inusual proveniente del centro de una galaxia. Los investigadores, demostraron
que la señal era variable y era probablemente generada por el movimiento de dos
agujeros negros que se mueven alrededor de uno con el otro cada cinco años.
Mientras que los agujeros negros mismos no emiten luz, el material que rodea
las hace.
En el nuevo estudio,
los investigadores encontraron más evidencia para apoyar y confirmar la danza
muy unida de estos agujeros negros. Utilizando datos ultravioleta del GALEX y
Hubble, fueron capaces de rastrear cambios en los patrones de luz del sistema
de los últimos 20 años.
Hubble, que ve la luz
ultravioleta, además de las longitudes de onda visibles y otras longitudes de
onda de la luz, había observado asimismo el objeto en el pasado.
La luz ultravioleta
era importante para probar una predicción de cómo los agujeros negros generan
un patrón de luz cíclica. La idea es que uno de los agujeros negros en el par
está dando más luz y devora más materia que el otro, y este proceso hace que la
materia se caliente y emita luz energética.
“Es como si una
bombilla de 60 vatios de repente parece ser 100 vatios”, dijo Daniel D’Orazio
de la Universidad de Columbia. “A medida que la luz del agujero negro acelera
lejos de nosotros, parece ser una bombilla de 20 vatios”.
¿Cuál es la causa de
los cambios en la luz? Un conjunto de cambios tiene que ver con el efecto
“blueshifting” en el que la luz se aprieta hacia longitudes de onda más cortas
a medida que viaja hacia nosotros de la misma manera que la sirena de un coche
de policía chilla a frecuencias más altas cuando se dirige hacia usted. Otra de
las razones tiene que ver con la enorme velocidad del agujero negro.
El agujero negro más
brillante está viajando a casi el 7 por ciento de la velocidad de la luz, en
otras palabras, realmente rápido. A pesar de que lleva consigo un agujero negro
que tarda cinco años en orbitarle, está bastante distante. Sería como si un
agujero negro lamiera todo nuestro sistema solar desde la periferia, donde se
ubica la nube de Oort, en tan sólo cinco años. A velocidades tan altas como
este caso, la luz se convierte en impulsó y más brillante.
El equipo de
investigación modeló este efecto sobre la base de un trabajo previo de Caltech
y predijo cómo se debe mirar a la luz ultravioleta. Ellos determinaron que si
el brillo periódico y el oscurecimiento visto previamente en la luz visible son
de hecho debido al efecto de impulsos relativista, a continuación, el mismo
comportamiento periódico debe estar presente en las longitudes de onda
ultravioletas, pero amplificadas 2,5 veces. Efectivamente, la luz ultravioleta
de GALEX y Hubble igualó sus predicciones.
“Estamos fortaleciendo
nuestras ideas de lo que está pasando en este sistema y empezar a entenderlo
mejor”, dijo Haiman Zoltán la Universidad de Columbia.
Los resultados también
ayudarán a los investigadores a entender cómo encontrar el punto más estrecho
de la fusión de estos agujeros negros en el futuro, lo que algunos consideran
el santo grial de la física y la búsqueda de ondas gravitacionales. En los
momentos finales antes de la unión definitiva de dos agujeros negros, cuando
están dando vueltas entre sí como patinadores sobre hielo en una “espiral de la
muerte”, se prevé que emitan ondas en el espacio y el tiempo. Estas llamadas
ondas gravitacionales, cuya existencia se deduce de la teoría de la gravedad de
Albert Einstein que se publicó hace 100 años, tienen pistas sobre la estructura
de nuestro universo.
Los resultados son
también una puerta a la comprensión de otros agujeros negros que se fusionan a
través del universo, una población general de que sólo ahora empieza a dar sus
secretos.
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