Por primera vez, científicos del Instituto de Tecnología de Rochester (RIT) y la Universidad de Florida creen haber detectado una fusión de dos agujeros negros con órbitas excéntricas.
Según un artículo publicado en Nature Astronomy, 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 antes se creía posible.
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Las órbitas excéntricas son una señal de que los agujeros negros podrían estar engullendo repetidamente a otros durante encuentros fortuitos en áreas densamente pobladas con agujeros negros, como los núcleos galácticos. Los científicos estudiaron el binario de ondas gravitacionales más masivo observado hasta la fecha, GW190521, para determinar si la fusión tenía 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 predicha actualmente por la teoría de la evolución estelar", dijo en un comunicado Carlos Lousto, profesor de la Facultad de Ciencias Matemáticas y un miembro del CCRG (Center for Computational Relativity and Gravitation) de Rochester. "Esto es un caso interesante para estudiar como un sistema binario de agujeros negros de segunda generación y abre nuevas posibilidades de escenarios de formación de agujeros negros en densos cúmulos estelares".
La nueva investigación quiso revisar los datos disponibles para ver si los agujeros negros tenían órbitas muy excéntricas antes de que se fusionaran. 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 de 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 LIGO y los detectores de avance rápido de 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 el instrumento de observación Zwicky Transient Facility para calcular de forma independiente la constante cosmológica de 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 Astrophysical Journal.
PJG