Achacan a binarios de agujeros negros el zumbido gravitacional cósmico
Una nueva investigación astrofísica concluye que el zumbido gravitacional que recorre el Universo probablemente sea producido por cientos de miles de pares de agujeros negros supermasivos en fusión.
Cada uno con un peso de miles de millones de veces la masa de nuestro sol, este estruendo de muy baja frecuencia que estira y comprime rítmicamente el espacio-tiempo y la materia incrustada en él, se ha ido acumulando a lo largo de la historia del universo.
En un artículo publicado en The Astrophysical Journal Letters, el consorcio NANOgrav produjo simulaciones de poblaciones binarias de agujeros negros supermasivos que contenían miles de millones de fuentes y comparó las firmas de ondas gravitacionales predichas con las observaciones más recientes de este consorcio investigador.
La danza orbital de los agujeros negros antes de fusionarse hace vibrar el espacio-tiempo de forma análoga a la forma en que los bailarines hacen vibrar rítmicamente una pista de baile. Tales fusiones durante la edad de 13.800 millones de años del universo produjeron ondas gravitacionales que hoy se superponen, como las ondas de un puñado de piedras arrojadas a un estanque, para producir el zumbido de fondo.
Debido a que las longitudes de onda de estas ondas gravitacionales se miden en años luz, detectarlas requirió un conjunto de antenas del tamaño de una galaxia: una colección de púlsares de milisegundos.
"Supongo que el elefante en la habitación es que todavía no estamos 100% seguros de que sea producido por binarios de agujeros negros supermasivos. Esa es definitivamente nuestra mejor suposición, y es totalmente consistente con los datos, pero no estamos seguros", dijo en un comunicado el autor del estudio Luke Zoltan Kelley, profesor adjunto de astronomía de UC Berkeley. "Si se trata de binarios, entonces esa es la primera vez que confirmamos que existen binarios de agujeros negros supermasivos, lo que ha sido un gran rompecabezas durante más de 50 años".
"La señal que estamos viendo es de una población cosmológica en el espacio y en el tiempo en 3D. Una colección de muchos, muchos de estos binarios colectivamente nos dan este trasfondo", dijo el astrofísico Chung-Pei Ma, profesor en Ciencias Físicas de UC Berkeley y miembro de la colaboración NANOGrav.
Ma señaló que si bien los astrónomos han identificado una serie de posibles binarios de agujeros negros supermasivos utilizando observaciones de radio, ópticas y de rayos X, pueden usar ondas gravitacionales como una nueva sirena para guiarlos en el cielo para buscar ondas electromagnéticas y realizar estudios detallados de binarios de agujeros negros.
Otras posibles causas de las ondas gravitacionales de fondo incluyen axiones de materia oscura, agujeros negros que quedaron del comienzo del universo, los llamados agujeros negros primordiales, y cuerdas cósmicas. Otro artículo de NANOGrav que aparece en Astrophysical Journal Letters establece las limitaciones de estas teorías.
"Otros grupos han sugerido que esto proviene de la inflación cósmica o las cuerdas cósmicas u otros tipos de nuevos procesos físicos que en sí mismos son muy emocionantes, pero creemos que los binarios son mucho más probables. Para poder decir definitivamente que esto proviene de los binarios, sin embargo, lo que tenemos que hacer es medir cuánto varía la señal de la onda gravitacional en el cielo. Los binarios deberían producir variaciones mucho mayores que las fuentes alternativas", dijo Kelley.
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