En 2023, los detectores de ondas gravitacionales detectaron la firma de una colisión a 7 mil millones de años luz de distancia. Dos agujeros negros se habían fusionado en una explosión de espacio-tiempo deformado, pero cuando los astrónomos analizaron los datos, encontraron algo que violaba las reglas de la física. Los agujeros negros giraban más rápido que cualquiera de los observados anteriormente y se encontraban dentro de un rango de masas en el que se supone que los agujeros negros simplemente no existen.
Cuando las estrellas masivas llegan al final de sus vidas, muchas colapsan y explotan como supernovas, dejando atrás agujeros negros. Pero las estrellas dentro de un rango de masa específico, aproximadamente entre 70 y 140 veces la masa del Sol, corren un destino diferente. Sufren supernovas de inestabilidad de pareja, explosiones tan violentas que la estrella queda completamente aniquilada, sin dejar absolutamente nada detrás. Ningún remanente. Ningún agujero negro. Sólo espacio vacío.
La colisión conocida como GW231123 desafió esta regla fundamental. Ambos agujeros negros tenían masas que los colocaban directamente en esta zona prohibida, y giraban casi a la velocidad de la luz, arrastrando el espacio-tiempo a su alrededor como remolinos. Teorías anteriores sugerían que podrían ser agujeros negros de segunda generación formados a partir de fusiones anteriores, pero ese proceso normalmente altera el giro. Encontrar dos agujeros negros tan masivos y de rápido giro colisionando parecía improbable.
Figura 1: Señal GW231123 en datos de los detectores LIGO Hanford (izquierda) y Livingston (derecha). Los paneles superiores muestran la amplitud de los datos a lo largo del tiempo (trazas grises). La banda sombreada en azul muestra nuestra estimación de la señal verdadera. Los paneles inferiores son espectrogramas, también conocidos como mapas de tiempo-frecuencia, que muestran la amplitud de la señal a lo largo del tiempo (eje horizontal) y a través de frecuencias (eje vertical). Los colores más brillantes representan una señal más fuerte.
Ore Gottlieb y sus colegas del Centro de Astrofísica Computacional del Instituto Flatiron descubrieron lo que todos habían pasado por alto: los campos magnéticos. Simulaciones anteriores habían tomado un atajo, ignorando el papel del magnetismo en las caóticas consecuencias de una supernova. Esa omisión resultó ser crítica. El equipo realizó simulaciones por computadora siguiendo una estrella gigante de 250 veces la masa del Sol durante todo su ciclo de vida. Cuando una estrella de este tipo alcanza su final explosivo, la quema nuclear la ha reducido a unas 150 masas solares, justo por encima de la zona prohibida. Cuando colapsa, forma un disco giratorio de restos de material estelar mezclado con campos magnéticos, con un agujero negro recién nacido en su centro.
Aquí es donde los campos magnéticos lo cambian todo. El disco giratorio normalmente alimenta material al agujero negro, pero fuertes campos magnéticos ejercen presión sobre este disco, expulsando hasta la mitad de la masa de la estrella a casi la velocidad de la luz. Esto reduce drásticamente la masa final del agujero negro, empujándolo hacia la brecha de masa supuestamente prohibida y al mismo tiempo afecta su velocidad de giro.
Las simulaciones revelaron que los campos magnéticos más fuertes crean agujeros negros más ligeros y que giran más lentamente, mientras que los campos más débiles generan agujeros negros más pesados y que giran más rápido. Esta relación sugiere que los agujeros negros siguen un patrón que une su masa y giran, ofreciendo una nueva forma de comprender cómo se forman estos gigantes estelares. El trabajo también predice que tales formaciones deberían producir estallidos de rayos gamma observables, ofreciendo una manera de probar estas ideas y descubrir cuán comunes podrían ser en realidad estos agujeros negros «imposibles».
Fuente : Explican la fusión ‘imposible’ de dos agujeros negros masivos