Los científicos confirman por primera vez una fusión altamente excéntrica de agujeros negros

Por primera vez, los científicos creen haber detectado una fusión de dos agujeros negros en órbitas excéntricas. Según un artículo publicado en astronomía de la naturaleza por investigadores del Centro de Relatividad Computacional y Gravitación del Instituto de Tecnología de Rochester y la Universidad de Florida, esto puede ayudar a explicar cómo algunas de las fusiones de agujeros negros detectadas por LIGO Scientific Collaboration y Virgo Collaboration son mucho más pesadas de lo que se pensaba.

Las órbitas excéntricas son una señal de que agujeros negros podría estar engullendo repetidamente a otros durante encuentros fortuitos en áreas densamente pobladas por agujeros negros, como los núcleos galácticos. Los científicos estudiaron el binario de ondas gravitacionales más masivo observado hasta la fecha, GW190521, para determinar si el Fusión tenían órbitas excéntricas.

«Las masas estimadas de los agujeros negros son más de 70 veces el tamaño de nuestro Sol cada uno, colocándolos muy por encima de la masa máxima estimada que predice actualmente la teoría de la evolución estelar», dijo Carlos Lousto, profesor de la Facultad de Ciencias Matemáticas e Investigación. becaria del CCRG. «Este es un caso interesante para estudiar como un sistema binario de agujeros negros de segunda generación y abre nuevas posibilidades para escenarios de formación de agujeros negros en cúmulos estelares densos».

Un equipo de investigadores del RIT, incluido Lousto, el investigador asociado James Healy, Jacob Lange, Ph.D. (Ciencia y tecnología astrofísica), la profesora y directora del CCRG Manuela Campanelli, el profesor asociado Richard O’Shaughnessy y colaboradores de la Universidad de Florida formaron echar otro vistazo a los datos para ver si los agujeros negros tenían órbitas muy excéntricas antes de fusionarse. Descubrieron que la fusión se explica mejor mediante un modelo de precesión de alta excentricidad. Para lograr esto, el equipo realizó cientos de nuevas simulaciones numéricas completas en supercomputadoras en laboratorios locales y nacionales, y tardó casi un año en completarse.

«Esto representa un gran avance en nuestra comprensión de cómo se fusionan los agujeros negros», dijo Campanelli. «A través de nuestras sofisticadas simulaciones de supercomputadoras y la gran cantidad de nuevos datos proporcionados por los detectores de avance rápido de LIGO y Virgo, estamos haciendo nuevos descubrimientos sobre el universo a un ritmo asombroso».

Una extensión de este análisis realizada por el mismo equipo de RIT y UFL utilizó una posible contraparte electromagnética observada por Zwicky Transient Facility para calcular de forma independiente la constante cosmológica del Hubble con GW150521 como una fusión excéntrica de agujeros negros binarios. Encontraron una excelente concordancia con los valores esperados y recientemente publicaron el trabajo en el Diario astrofísico.