El Instituto Galego de Física de Altas Enerxías (IGFAE) ha participado en la detección de la mayor colisión de agujeros negros registrada hasta la fecha. Se trata de un fenómeno cósmico de récord, ya que el resultado de la fusión de ambos agujeros, de unas 100 y 140 veces la masa del Sol, es un objeto equivalente a 80 millones de Tierras. El evento ha sido confirmado gracias a una onda gravitacional captada al mismo tiempo por los observatorios de Hanford y Livingston —ambos en Estados Unidos y separados por más de 3.000 kilómetros— en noviembre del 2023.

Esta semana, después de casi dos años de estudio, el observatorio LIGO —en el que participa el IGFAE— junto con los detectores de ondas gravitacionales Virgo y Kagra, han anunciado el descubrimiento, cuya interpretación «supone a la vez una gran pista y un gran desafío para el entendimiento de los procesos de formación de agujeros negros», tal y como señala el investigador del IGFAE Juan Calderón. «Este tipo de agujeros negros tan masivos en principio no se pueden formar por la muerte de una estrella, por lo que la manera que tenemos de explicarlos es que en realidad provienen de fusiones previas de agujeros negros más pequeños», apunta el físico.

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R. Romar

Esta ha sido una de la principales contribuciones del IGFAE a la investigación: aclarar cómo llegaron a formarse estos objetos cósmicos supermasivos. «Averiguamos las propiedades de los “padres” de ambos agujeros negros y llegamos a la conclusión de que el “padre” de uno de ellos tampoco se pudo formar por un colapso estelar, por lo que tuvo que ser el “abuelo” el que comenzó el proceso», expone Calderón. Así, a través de técnicas desarrolladas por el equipo del propio instituto, se pudo reconstruir la «genealogía» de estos agujeros. «Fue el trabajo de fin de grado de un alumno, Carlos Araújo», indica Calderón.

El otro gran aporte del IGFAE al estudio ha sido la creación de métodos para conseguir distinguir las ondas gravitacionales de otras muchas señales espurias. «Las señales de sistemas como el de estos agujeros negros son extremadamente cortas y fácilmente confundibles con señales artificiales que contaminan nuestros detectores», explica el doctor Thomas Dent, Investigador Distinguido en el IGFAE desde el 2018. Y es que la distorsión que provocan este tipo de ondas es del tamaño de un núcleo atómico, la parte central de un átomo, lo que dificulta enormemente su detección y exige una precisión tecnológica extrema.

Además de su enorme masa, otra de las características más llamativas de estos dos agujeros negros es que giran a una gran velocidad sobre sí mismos, lo cual lleva al límite tanto los algoritmos que se usan para la detección de las ondas gravitacionales como los modelos teóricos que permiten su interpretación. «La relatividad de Einstein nos dice que hay una velocidad máxima a la que pueden rotar los agujeros negros, y estos lo hacen justo en el límite», indica Juan Calderón. «Hemos comparado la señal con modelos de ondas calculados de tres formas distintas y no acaban de estar de acuerdo entre ellos a la hora de predecir qué propiedades tienen estos agujeros negros», resalta.

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